DE102014118398A1

DE102014118398A1 - Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102014118398A1
Application number: DE102014118398.3A
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
Also published as: CN105697563A; RU2633708C2; RU2015153052A; CN105697563B

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 (14) treten und wobei das Nutorgan (10) des Wellenzapfens (4) als Wellenaußennut ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutorgan (12) des Hohlwellenanschlussstückes (6) als Hohlwellenaußennut ausgeführt ist, wobei das Sicherungselement (14) radiale zur Wellenaußennut (10) und zur Hohlwellenaußennut (12) gerichtete Sicherungsbereiche (24, 26, 28, 30) aufweist, wobei das Sicherungselement (14) Sicherungsmittel (16, 18) aufweist, die während der Montage eine Erweiterung des Sicherungselementes (14) in radialer Richtung ermöglichen.

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.
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 Innennutausnehmungen Ausnehmungen für Vorsprünge des Sicherungsringelementes besitzt. Komplettiert wird diese Verbindungsanordnung durch eine Manschette, 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. Darüber hinaus ist bei solchen Verbindungen eine Sichtprüfung bezüglich des korrekten Einschnappens des Sicherungselementes nicht möglich. Üblicherweise wird hierzu in der Produktion die axiale Haltekraft der Verbindungsanordnung überprüft. Die Montage kann sich daher aufwendig und fehlerhaft gestalten.
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, wobei das Sicherungselement Sicherungsmittel aufweist, die während der Montage eine Erweiterung des Sicherungselementes in radialer Richtung ermöglichen. 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, sichere und einfach zu montierende Verbindunganordnung geschaffen, die sogar noch weniger Bauteile aufweist als die Verbindungsanordnung gemäß dem Stand der Technik. Insbesondere die einfache Ausführung des Sicherungselementes bedingt eine einfache Montage, die kein Spezialwerkzeug voraussetzt, wodurch geringe Montagezeiten möglich sind. Auch ist eine gute Sichtprüfung der Verbindungsanordnung gewährleistet, da die Sicherungsbereiche in Außennuten eingreifen. Auch ein selbsttätiges Öffnen der Verbindungsanordnung, beispielsweise aufgrund von Fliehkräften ist aufgrund der erfindungsgemäßen Ausführung ausgeschlossen. 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. Auch ist eine Festigkeitssteigerung der Verbindunganordnung gegeben, da die Innennut auf dem Wellenzapfen nicht im Bereich der Steckverzahnung liegt.
In einer ersten vorteilhaften Ausführungsform bestehen die Sicherungsmittel daraus, dass das Sicherungselement zwei Sicherungsschalenorgane aufweist, die über Befestigungsanordnungen miteinander verbindbar sind. Hierbei können die Sicherungsschalenorgane als Gleichteile ausgeführt sein. In einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform bestehen die Sicherungsmittel daraus, dass das Sicherungselement als einteiliges, einseitig offenes Biegeorgan ausgeführt ist, das über eine Befestigungsanordnung verschließbar ist. Bei beiden Ausführungsformen können die Sicherungsmittel als einteiliges Blechbiegeorgan ausgeführt sein und kann die mindestens eine Befestigungsanordnung in vorteilhafter Weise als Schraub-, Clips- und/oder Nietverbindung ausgeführt sein.
In besonders vorteilhafter Weise sind die Sicherungsbereiche als teilkreisförmige Federorgane ausgeführt.
Die Wellen-Naben-Mittel sind in vorteilhafter Weise als Steckverzahnung ausgeführt.
In vorteilhafter Weise ist mindestens ein Dichtmittel zur Abdichtung der Wellen-Naben-Mittel vorgesehen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
1 eine perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung,
2 eine Schnittansicht der montierten Verbindungsanordnung aus 1, und
3 eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines Sicherungselementes.
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 2) 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 ist ein Sicherungselement 14 vorgesehen, dass im vorliegenden Ausführungsbeispiel Sicherungsmittel in Form von zwei Sicherungsschalenorganen 16, 18 aufweist. Diese Sicherungsschalenorgane 16, 18 sind über Schraubverbindungen 20, 22 miteinander verbindbar. Die Sicherungsschalenorgane 16, 18 weisen teilkreisförmige, als Federorgane ausgebildete Sicherungsbereiche 24, 26, 28, 30 auf, die im montierten Zustand der Verbindungsanordnung 2 sowohl in die Wellenaußennut 10 als auch in die Hohlwellenaußennut 12 eingreifen und somit eine formschlüssige, axiale Sicherung der Verbindungsanordnung 2 darstellen.
Durch die Ausführung der Sicherungsmittel des Sicherungselementes 14 in Form von zwei Sicherungsschalenorganen 16, 18 ist auf besonders einfache Art und Weise eine radiale Erweiterung des Sicherungselementes 14 während der Montage der Verbindungsanordnung 2 möglich. Alternativ ist es natürlich auch denkbar, dass die Sicherungsmittel des Sicherungselementes 14 als einteiliges, einseitig offenes Biegeorgan ausgeführt sind und an der einer Öffnung gegenüberliegenden Seite durch ein Befestigungsorgan verschließbar sind. Sowohl die Sicherungsschalenorgane 16, 18 als auch das Biegeorgan können hierbei als einteiliges Blechbiegeorgan ausgeführt sein und sind folglich besonders einfach und damit kostengünstig herstellbar.
2 zeigt eine Schnittansicht der montierten Verbindungsanordnung 2 aus 1. Deutlich zu erkennen sind die teilkreisförmigen Sicherungsbereiche 24, 26 des Sicherungsschalenorgans 16, die in die Wellenaußennnut 10 bzw. in die Hohlwellenaußennnut 12 eingreifen und so den Formschluß herstellen. Das Sicherungsschalenorgan 16, wie auch das hier nicht dargestellte Sicherungsschalenorgan 18 besitzen darüber hinaus auch noch Ösenorgane 32 zur Aufnahme der Befestigungsanordnungen 20, 22. Wie schon unter 1 beschrieben, sind hier die Befestigungsanordnungen 20, 22 als Schraubverbindungen 20, 22 vorgesehen, wobei Schweißmuttern 33 zur Aufnahme von Schrauben 34 (siehe hierzu 1) an den Ösenorganen 32 angeordnet sind. Die Verbindungsanordnung 2 und hierbei die Wellen-Naben-Mittel werden durch als O-Ring 36 ausgeführte Dichtmittel abgedichtet.
3 zeigt nun eine Schnittansicht einer alternativen Ausführungsform eines Sicherungselementes 14. Auch hierbei sind zwei Sicherungsschalenorgane 16, 18 vorgesehen, die jeweils als einteiliges Blechbiegeorgan ausgebildet sind und als Federorgane 24, 26, 28, 30 ausgebildete Sicherungsbereiche aufweisen. Die Befestigungsanordnung 22 ist hier jedoch als Clipsverbindung ausgeführt. Jedes Sicherungsschalenorgan 16, 18 besitzt Rastnasen 38 aus Federstahl, die radial nach innen vorgespannt sind und in entsprechende Ausnehmungen 40 des jeweils anderen Sicherungsschalenorgan 16, 18 eingreifen. Des Weiteren sind Führungsnasen 41 vorgesehen, um die Rastnasen 28 während der Montage radial nach innen zu drücken.
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 (14) treten und wobei das Nutorgan (10) des Wellenzapfens (4) als Wellenaußennut ausgeführt ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutorgan (12) des Hohlwellenanschlussstückes (6) als Hohlwellenaußennut ausgeführt ist, wobei das Sicherungselement (14) radiale zur Wellenaußennut (10) und zur Hohlwellenaußennut (12) gerichtete Sicherungsbereiche (24, 26, 28, 30) aufweist, wobei das Sicherungselement (14) Sicherungsmittel (16, 18) aufweist, die während der Montage eine Erweiterung des Sicherungselementes (14) in radialer Richtung ermöglichen.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel (16, 18) daraus bestehen, dass das Sicherungselement (14) zwei Sicherungsschalenorgane (16, 18) aufweist, die über Befestigungsanordnungen (22) miteinander verbindbar sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel daraus bestehen, dass das Sicherungselement (14) als einteiliges, einseitig offenes Biegeorgan ausgeführt ist, das über eine Befestigungsanordnung (22) verschließbar ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsmittel (16, 18) als einteiliges Blechbiegeorgan ausgeführt sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 2–4, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens eine Befestigungsanordnung (22) als Schraub-, Clips- oder Nietverbindung ausgeführt ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherungsbereiche (24, 26, 28, 30) als teilkreisförmige Federorgane ausgeführt sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen-Naben-Mittel (8) als Steckverzahnung ausgeführt sind.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Dichtmittel (36) zur Abdichtung der Wellen-Naben-Mittel (8) vorgesehen ist.