DE102014118397A1

DE102014118397A1 - Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102014118397A1
Application number: DE102014118397.5A
Authority: DE
Inventors: Emanuel Donno; Klaus Gausrab
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-12-11
Filing date: 2014-12-11
Publication date: 2016-06-16

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Wellenzapfen (4) und einem Hohlwellenanschlussstück (6), die zur Drehmomentübertragung drehfest über Wellen-Naben-Mittel (8) miteinander verbunden sind, wobei der Wellenzapfen (4) und das Hohlwellenanschlussstück (6) Nutorgane (10, 12) aufweisen, die zwecks Axialsicherung in Wirkverbindung mit einem Sicherungsringelement (20) treten und wobei das Nutorgan (10) des Wellenzapfens (4) als Wellenaußennut ausgeführt ist und wobei eine Abschlusssicherungsanordnung (24) zur lösbaren Endsicherung vorgesehen ist, wobei das Nutorgan (12) des Hohlwellenanschlussstückes (6) als Hohlwellenaußennut ausgeführt ist, wobei das Sicherungselement (20) radiale zur Wellenaußennut (10) und zur Hohlwellenaußennut (12) gerichtete Sicherungsbereiche (14, 16) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Wellenzapfen und einem Hohlwellenanschlussstück, die zur Drehmomentübertragung drehfest über Wellen-Naben-Mittel miteinander verbunden sind, wobei der Wellenzapfen und das Hohlwellenanschlussstück Nutorgane aufweisen, die zwecks Axialsicherung in Wirkverbindung mit einem Sicherungsringelement treten und wobei das Nutorgan des Wellenzapfens als Wellenaußennut ausgeführt ist und wobei eine Abschlusssicherungsanordnung zur lösbaren Endsicherung vorgesehen ist.
Derartige Verbindungsanordnungen zur Drehmomentübertragung sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Diese Verbindungsanordnungen werden immer dort eingesetzt, wo ein Drehmoment zwischen zwei sogenannten Gelenkwellen übertragen werden soll. Durch die gelenkige Verbindung ist insbesondere ein Wellenversatz ohne Wirkungsgradeinbußen möglich. Insbesondere die DE 10 2008 009 361 B4 offenbart eine derartige Verbindungsanordnung. Hierbei weist diese Verbindungsanordnung einen Wellenzapfen und ein Hohlwellenanschlussstück auf, die über eine Verzahnung drehfest miteinander gekoppelt sind. Zur Axialsicherung ist ein Sicherungsringelement vorgesehen, das in eine Außennut des Wellenzapfens und in eine Innennut des Hohlwellenanschlussstückes eingreift, wobei die Innennut Ausnehmungen für Vorsprünge des Sicherungsringelementes besitzt. Komplettiert wird diese Verbindungsanordnung durch eine Abschlusssicherungsanordnung, die hier im Wesentlichen aus einer Manschette besteht, die den Außenumfang des Hohlwellenanschlussstückes übergreift und durch ein Schlauchbinderelement fixiert ist. Des Weiteren sind hierbei Dichtmittel vorgesehen, die die Verzahnung gegenüber der Umwelt abdichten. Zur Montage der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung muss jedoch das Sicherungsringelement in einem der beiden Nutorgane vormontiert werden, um nachfolgend durch ein Ineinanderschieben des Wellenzapfens in das Hohlwellenanschlussstück in das jeweilige andere Nutorgan verrastet zu werden. Insbesondere dieser Einrastvorgang ist in einer Fertigung äußerst fehlerbehaftet, da das Ineinanderschieben durch das Sicherungselement behindert werden kann und so beispielsweise Verkantungen auftreten können, wodurch das Sicherungsringelement nicht ordnungsgemäß im anderen Nutorgan einrasten kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, auf einfache und kostengünstige Weise den oben genannten Nachteil zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Nutorgan des Hohlwellenanschlussstückes als Hohlwellenaußennut ausgeführt ist, wobei das Sicherungselement radiale zur Wellenaußennut und zur Hohlwellenaußennut gerichtete Sicherungsbereiche aufweist. Hierdurch ist es möglich, die Wellen-Naben-Verbindung zwischen Wellenzapfen und Hohlwellenanschlussstück auf einfache, sichere und kontrollierte Weise herzustellen, um abschließend eine Axialsicherung durch eine Abschlusssicherungsanordnung vorzunehmen. Hierdurch wird eine sehr kompakte Verbindunganordnung geschaffen, die wenige Bauteile aufweist. Insbesondere die einfache Ausführung der Abschlusssicherungsanordnung bedingt eine einfache Montage, die kein Spezialwerkzeug voraussetzt, wodurch geringe Montagezeiten möglich sind. Auch ist eine gute Sichtprüfung der Verbindungsanordnung gewährleistet, da sich die Abschlusssicherungsanordnung lediglich in eine Endposition verschieben lässt, wenn die Sicherungsbereiche in die Nutorgane eingreifen. Auch ein selbsttätiges Öffnen der Verbindungsanordnung, beispielsweise aufgrund von Fliehkräften ist aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführung ausgeschlossen. Aufgrund der rotationssymmetrischen Bauteile ist eine Verbindungsanordnung mit sehr geringer Unwucht darstellbar. Des Weiteren erfährt die Verbindunganordnung eine Festigkeitssteigerung dadurch, dass die Innennut auf dem Wellenzapfen nicht im Bereich der Steckverzahnung liegt. Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung erfordert auch keine Haltekraftüberprüfung, wie beispielsweise bei Schnappringverbindungen. Darüber hinaus ist aufgrund der Lösbarkeit eine einfache Demontage der Verbindungsanordnung ohne eine Krafteinleitung in die Wellen bzw. in Getriebelager gewährleistet. Die einfache Lösbarkeit der Verbindungsanordnung ermöglicht desweiteren eine Wiederverwendbarkeit des Sicherungselementes und der Abschlusssicherungsanordnung.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Sicherungsbereiche mittels der Abschlusssicherungsanordnung mit radialer Anpresskraft in der Wellenaußennut bzw. der Hohlwellenaußennut fixiert. In vorteilhafter Weise weist die Abschlusssicherungsanordnung eine Sicherungskante auf, auf die Sicherungsbereiche formschlüssig angreifen, derart, dass die Abschlusssicherungsanordnung zusätzlich axial gesichert ist. Dadurch, dass die Sicherungsbereiche erst dann auf die Sicherungskante angreifen, wenn die Sicherungsbereiche in die Hohlwellenaußennut eingreifen, ist eine besonders einfache Sichtprüfung gewährleistet.
Die Wellen-Naben-Mittel sind in vorteilhafter Weise als Steckverzahnung ausgeführt.
In besonders einfacher Weise ist die Endmontage vorzunehmen, wenn das Sicherungsringelement gegenüber der Abschlusssicherungsanordnung vorgespannt ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Sicherungsbereiche Schenkelorgane aufweisen, die federnd ausgeführt sind, wobei die Abschlusssicherungsanordnung im Ausgangszustand im jeweiligen Kontaktbereich zum Sicherungselement einen kleineren Innendurchmesser als die ausgefederten Schenkelorgane der Sicherungsbereiche aufweisen können.
In vorteilhafter Weise ist mindestens ein Dichtmittel zur Abdichtung der Wellen-Naben-Mittel vorgesehen. Hierbei ist es möglich, dass als Dichtmittel für die Wellen-Naben-Mittel ein isoliertes Dichtorgan vorgesehen ist. In besonders vorteilhafter Weise ist als Dichtmittel jedoch ein in dem Sicherungselement integriertes Dichtorgan vorgesehen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Abschlusssicherungsanordnung eine zum Sicherungselement gerichtete, schräg verlaufende Kontur auf, wodurch der Montagevorgang zusätzlich vereinfacht wird und ein Verkanten oder Verklemmen von radial nach außen gerichteten Sicherungsbereichen vermieden wird.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
1 eine perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung,
2 eine Schnittansicht der Abschlusssicherungsanordnung 24 im Detail,
3 eine Schnittansicht eines Sicherungselementes aus 1,
4 eine Schnittansicht der Verbindungsanordnung aus 1 während einer Montage,
5 eine Schnittansicht der montierten Verbindungsanordnung aus 1,
6 eine Schnittansicht der Verbindungsanordnung gemäß dem Schnitt A-A aus 5.
1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 2 zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeuges. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Verbindungsanordnung 2 einen Wellenzapfen 4 einer nicht weiter dargestellten Getriebewelle und ein Hohlwellenanschlussstück 6 einer nicht weiter dargestellten Kardanwelle auf, die durch als Steckverzahnung 8 (siehe hierzu 3) ausgeführte Wellen-Naben-Mittel drehfest miteinander verbindbar sind. Der Wellenzapfen 4 weist ein als Wellenaußennnut 10 ausgeführtes Nutorgan auf, wobei auch das Hohlwellenanschlussstück 6 ein als Hohlwellenaußennut 12 ausgeführtes Nutorgan besitzt. Des Weiteren sind ein drei verschiedene, in radialer Richtung abstehende Sicherungsbereiche 14, 16 und 18 aufweisendes Sicherungselement 20 und eine eine Sicherungskante 22 aufweisende Abschlusssicherungsanordnung 24 vorgesehen. Die drei Sicherungsbereiche 14, 16, 18 sind hierbei teilabschnittsförmig ausgebildet, wodurch eine bessere Verformbarkeit bei der Montage gegeben ist und sind im endmontierten Zustand radial nach innen zur Wellenaußennut 10, zur Hohlwellenaußennut 12 und radial nach außen hinter die Sicherungskante 22 gerichtet, wodurch auf einfache Weise ein Formschluss durch die Abschlusssicherungsanordnung 24 geschaffen wird. Dieser Formschluss gewährleistet somit auf einfache Weise, dass das Sicherungselement 20 und das Abschlusssicherungsanordnung 24 in der gewünschten Position festgelegt sind. Die Abschlusssicherungsanordnung 24 weist auch noch eine schräg verlaufende Kontur 25 (siehe hierzu 2) auf, die ein einfaches Aufschieben der Abschlusssicherungsanordnung 24 ermöglicht. Darüber hinaus weist das Sicherungselement 20 auch noch ein als eingespritzten Gummiring ausgeführtes Dichtmittel 26 auf, dass die Verbindungsanordnung 2 abdichtet.
Die Abschlusssicherungsanordnung 24 dient also als lösbare Endsicherung, die gewährleisten soll, dass das Sicherungsringelement 20 nicht in radialer Richtung aus den Nutorganen 14, 16 herausspringt, und stellt im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine kraftschlüssige und formschlüssige Verbindung her. Hierbei sei angemerkt, dass das Sicherungsringelement 20 gegenüber der Abschlusssicherungsanordnung 24 vorgespannt ist. Der Sicherungsbereich 18 dient im endmontierten Zustand der Abschlusssicherungsanordnung 24 zur axialen Fixierung der Abschlusssicherungsanordnung 24 auf dem Sicherungselement 20.
2 zeigt eine Schnittansicht der Abschlusssicherungsanordnung 24 im Detail, die deutlich die schräg verlaufende Kontur 25 darstellt.
3 zeigt nun in einer Einzelschnittdarstellung das Sicherungselement 20 mit den Sicherungsbereichen 14, 16 und 18. Das Sicherungselement 20 weist zur Herstellung der teilabschnittsförmigen Sicherungsbereiche 14, 16 und 18 Schenkelorgane 28, 30 und 32 auf, die nach außen gebogen sind und auf diese Weise während der Montage eine Vorspannung gegenüber der Abschlusssicherungsanordnung 24 erzeugen. Vorzugsweise weist das Schenkelorgan 28 auch gegenüber dem Wellenzapfen 4 eine Vorspannung auf, so dass bei der Montage der Sicherungsbereich 14 in die Wellenaußennut 10 selbsttätig einrastet. Hierdurch wird gewährleistet, dass beim Aufschieben der Abschlusssicherungsanordnung 24 das Sicherungselement 20 nicht versehentlich verschoben wird. Deutlich zu erkennen ist auch der eingespritzte Gummiring 26.
4 zeigt nun in einer Schnittansicht die Verbindungsanordnung 2 aus 1 während der Montage. Hierbei werden zunächst die Abschlusssicherungsanordnung 24 und das Sicherungsringelement 20 auf dem Wellenzapfen 4 vormontiert. Die Abschlusssicherungsanordnung 24 ist hierbei verschiebbar auf dem Wellenzapfen 4 vorgesehen. Es sollte deutlich sein, dass insbesondere hinsichtlich der Vormontage und eines eventuellen Transportes der Bauteile eine derartige Verbindungsanordnung 2 große Vorteile aufweist, da die wesentlichen Teile schon miteinander verbunden sind. Der Wellenzapfen 4 und das Hohlwellenanschlussstück 6 werden nun ineinander geschoben (siehe Pfeil), wobei die Drehmomentverbindung über die Steckverzahnung 8 hergestellt wird. Im letzten Schritt wird die Abschlusssicherungsanordnung 24 über das Sicherungselement 20 geschoben. Hierbei werden über die schräg verlaufende Kontur 25 der Abschlusssicherungsanordnung 24 die Schenkelorgane 32 zunächst radial nach innen gedrückt bis die Abschlusssicherungsanordnung 24 die Montageendposition erreicht hat und die Sicherungsbereiche 18 durch die Vorspannung der Schenkelorgane 32 wieder radial nach außen federn. Dadurch wird die Abschlusssicherungsanordnung 24 axial auf dem Sicherungselement 20 fixiert. Durch die Abschlusssicherungsanordnung 24 werden die Schenkelorgane 30 in der Montageendposition radial nach innen gedrückt. Hierdurch werden die Sicherungsbereiche 16 in die Hohlwellenaußennut 12 gedrückt, wodurch das Sicherungselement 20 den Wellenzapfen 4 form- und kraftschlüssig in axialer Richtung mit der Hohlwelle 6 verbindet.
5 zeigt nun die derart fertigmontierte Verbindungsanordnung 2.
Es sollte deutlich sein, dass in umgekehrter Reihenfolge die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 2 auch wieder zu lösen ist.
6 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 2 entlang dem Schnitt A-A aus 5. Deutlich zu erkennen ist hier der formschlüssige Eingriff der Sicherungsbereiche 14, 18 in die Wellenaußennut 10.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008009361 B4 [0002]

Claims

Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Wellenzapfen (4) und einem Hohlwellenanschlussstück (6), die zur Drehmomentübertragung drehfest über Wellen-Naben-Mittel (8) miteinander verbunden sind, wobei der Wellenzapfen (4) und das Hohlwellenanschlussstück (6) Nutorgane (10, 12) aufweisen, die zwecks Axialsicherung in Wirkverbindung mit einem Sicherungsringelement (20) treten und wobei das Nutorgan (10) des Wellenzapfens (4) als Wellenaußennut ausgeführt ist und wobei eine Abschlusssicherungsanordnung (24) zur lösbaren Endsicherung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutorgan (12) des Hohlwellenanschlussstückes (6) als Hohlwellenaußennut ausgeführt ist, wobei das Sicherungselement (20) radiale zur Wellenaußennut (10) und zur Hohlwellenaußennut (12) gerichtete Sicherungsbereiche (14, 16) aufweist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsbereiche (14, 16) mittels der Abschlusssicherungsanordnung (24) mit radialer Anpresskraft in der Wellenaußennut (10) bzw. der Hohlwellenaußennut (12) formschlüssig fixiert sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusssicherungsanordnung (24) eine Sicherungskante (22) aufweist, auf die Sicherungsbereiche (18) formschlüssig angreifen, derart, dass die Abschlusssicherungsanordnung (24) zusätzlich axial gesichert ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsbereiche (18) erst dann auf die Sicherungskante (22) angreifen, wenn die Sicherungsbereiche (16) in die Hohlwellenaußennut (12) eingreifen.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen-Naben-Mittel (8) als Steckverzahnung ausgeführt sind.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Sicherungsringelement (20) gegenüber der Abschlusssicherungsanordnung (28) vorgespannt ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsbereiche (14, 16, 18) Schenkelorgane (28, 30, 32) aufweisen, die federnd ausgeführt sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusssicherungsanordnung (24) im Ausgangszustand im jeweiligen Kontaktbereich zum Sicherungselement (20) einen kleineren Innendurchmesser als die ausgefederten Schenkelorgane (28, 30, 32) der Sicherungsbereiche (14, 16, 18) aufweist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Dichtmittel (26) zur Abdichtung der Wellen-Naben-Mittel (8) vorgesehen ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtmittel für die Wellen-Naben-Mittel (8) ein isoliertes Dichtorgan vorgesehen ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Dichtmittel ein in dem Sicherungselement (20) integriertes Dichtorgan (26) vorgesehen ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusssicherungsanordnung (24) eine zum Sicherungselement gerichtete, schräg verlaufende Kontur (25) aufweist.