DE10251056B4

DE10251056B4 - Vorrichtung zum Verbinden einer Längsantriebswelle

Info

Publication number: DE10251056B4
Application number: DE2002151056
Authority: DE
Inventors: Alfred Rehr
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2002-11-02
Filing date: 2002-11-02
Publication date: 2005-04-14
Anticipated expiration: 2022-11-03
Also published as: DE10251056A1

Abstract

Vorrichtung zum Verbinden einer Längsantriebswelle in einem Kraftfahrzeug mit einer Getriebewelle (14) eines Hinterachsgetriebes unter Zwischenschaltung eines homokinetischen Gleichlaufdrehgelenkes (12), dessen radial innenliegendes Gelenkteil (20) unmittelbar drehfest mit der Getriebewelle (14) und dessen radial äußeres Gelenkteil (30) mit der rohrförmigen Längsantriebswelle (10) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass das Gleichlaufdrehgelenk (12) unmittelbar drehfest an der Getriebewelle (14) anordenbar ist zur Ausbildung einer Hinterachseinheit mit Hinterachsgetriebe (16), Getriebewelle (14) und Gleichlaufdrehgelenk (12),
dass diese Hinterachseinheit (12, 14, 16) ausgewuchtet wird, und
dass die ausgewuchtete Hinterachseinheit (12, 14, 16) mittels dem äußeren Gelenkteil (30) des Gleichlaufdrehgelenkes (12) mit der Längsantriebswelle (10) verbindbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Verbinden einer Längsantriebswelle in einem Kraftfahrzeug mit einer Getriebewelle, insbesondere der Ritzwelle eines Hinterachsgetriebes, gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus der nachveröffentlichten DE 102 08 62 A1 , der DE 196 52 100 C1 , der DE 44 07 520 A1 und der DE 199 43 880 C1 ist bereits eine Vorrichtung zum Verbinden einer Längsantriebswelle in einem Kraftfahrzeug mit einer Getriebewelle eines Hinterachsgetriebes unter Zwischenschaltung eines homokinetischen Gleichlaufdrehgelenkes bekannt, wobei ein radial innenliegendes Gelenkteil des Gleichlaufdrehgelenkes unmittelbar drehfest mit der Getriebewelle und ein radial äußeres Gelenkteil des Gleichlaufdrehgelenkes mit der rohrförmigen Längsantriebswelle verbunden ist.

Konkret ist hier jeweils das radial äußere Gelenkteil des homokinetischen Gleichlaufdrehgelenkes über einen an der Getriebewelle befestigten Ringflansch mit der auch als Ritzelwelle bezeichneten Getriebewelle verbunden, während die Längsantriebswelle mittels eines angeformten Wellenstummels in das radial innere Gelenkteil eingreift, so dass allen Aufbauten gemeinsam ist, dass das Gleichlaufdrehgelenk jeweils der Längsantriebswelle zuge ordnet ist. Problematisch ist bei solchen Antriebsverbindungen deren Gewicht und Rundlauffähigkeit, die zum Auftreten von Unwuchten führen können bzw. ein aufwendiges Auswuchten erfordern.

Die DE 37 29 275 A1 betrifft eine Integrationslösung zwischen einer Gelenkwellenanordnung und einem Getriebe, bei dem ein Wellenzapfen im Getriebehals gehalten ist und zugleich bei unverändertem Querschnitt das Gelenkinnenteil eines Drehgelenks für kleine Beugewinkel bildet. Auch diesem funktionsintegrierten Aufbau liegt das Grundprinzip der oben bereits gewürdigten Entgegenhaltungen DE 44 07 520 A1 , DE 196 52 100 C1 und DE 199 43 880 C1 mit den dort genannten Problemen zu Grunde.

Aus der DE 40 22 692 C2 ist weiter ein Verfahren zur Herstellung einer Antriebswelle aus einem einstückigen rohrförmigen Rohling mit großem Außendurchmesser bekannt, bei dem aus dem zunächst kurzen Rohling mit großer Wandstärke als erstes ein mittlerer Rohrbereich der Antriebswelle auf eine reduzierte geringere Wandstärke gehämmert und/oder abgestreckt wird. Dadurch soll eine Antriebswelle mit Gelenkkomponenten kostengünstig und unter Verbesserung der Festigkeitseigenschaften, insbesondere des mittleren Rohrbereiches geschaffen werden.

Aus der nachveröffentlichten DE 102 37 172 B3 ist ferner eine Längswelle für Fahrzeuge mit Allrad- oder Hinterradantrieb bekannt, die ein getriebeseitiges Gelenk, ein differenzialseitiges Gelenk und ein Mittengelenk aufweist, über welches ein getriebesei tiger Abschnitt mit einem differenzialseitigen Abschnitt der Längswelle drehfest verbunden ist. Die bei der Längswelle in Betrieb auftretenden Fliehkräfte sollen dadurch reduziert werden, dass das getriebeseitige Gelenk und das differenzialseitige Gelenk jeweils eine zentrale Innennabe zum drehfesten Anschluss der Längswelle an eine Getriebeausgangswelle und eine Differenzialeingangswelle aufweisen, wobei die Längswelle mit einer Steckzentrierung über die Innennaben an der Getriebeausgangswelle und der Differenzialeingangswelle zentriert wird.

Es ist daher eine Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zum Verbinden einer Längsantriebswelle vorzuschlagen, mit der ein nachträgliches Auswuchten vermieden werden kann und die zudem auch baulich einfach und gewichtsgünstiger aufgebaut werden kann.

Diese Aufgabe wird gelöst mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1.

Gemäß Patentanspruch 1 ist das Gleichlaufdrehgelenk zur Ausbildung einer Hinterachseinheit mit Hinterachsgetriebe, Getriebewelle und Gleichlaufdrehgelenk unmittelbar drehfest an der Getriebewelle anordenbar. Anschließend wird dann diese Hinterachseinheit ausgewuchtet sowie die ausgewuchtete Hinterachseinheit mittels dem äußeren Gelenkteil des Gleichlaufdrehgelenks mit der Längsantriebswelle verbunden.

Vorteilhaft wird dadurch erreicht, dass das relativ schwere Gleichlaufgelenk unmittelbar drehfest an der Getriebewelle als Ritzelwelle des Hinterachsgetriebes angebracht ist und damit nicht mehr wie bisher im Stand der Technik von vorneherein der Längsantriebswelle, sondern nunmehr der Hinterachse zugeordnet ist. Die relativ schwere Hinterachseinheit mit Hinterachsgetriebe, deren Ritzelwelle bzw. Getriebewelle und dem Gleichlaufdrehgelenk wird somit zuerst ausgewuchtet, insbesondere mit einem Anschluss am äußeren Gelenkteil als Eingangsflansch. Nach dem Auswuchten tritt somit an dieser schweren Hinterachseinheit keine Unwucht mehr auf. Zu einer Unwucht kann es daher allenfalls bei der Anbindung der ausgewuchteten Hinterachseinheit an die rohrförmige Längsantriebswelle kommen durch ein dort vorhandenes Zentrierspiel. Bereits dadurch kann die Unwucht insgesamt erheblich reduziert werden. Diese Unwucht kann jedoch auch dadurch nochmals stark reduziert werden, dass die Längsantriebswelle ggf. aus einem Leichtmetall hergestellt ist. Da die Unwucht der Längsantriebswelle durch das Produkt aus deren Masse und der Exzentrizität bestimmt ist, wird die Unwucht der Längsantriebswelle durch die vorstehende Massereduzierung wesentlich reduziert, so dass mit den vorstehenden relativ einfachen Maßnahmen die Unwucht des gesamten Antriebsstranges nochmals vorteilhaft reduziert werden kann.

Bevorzugt wird der radial innenliegende Gelenkteil mit der Getriebewelle über eine Steckverzahnung verbunden und in an sich bekannter Weise mittels eines in die Getriebewelle eingesprengten Sicherungsringes axial gehalten.

Ferner kann der radial äußere Gelenkteil mittels mehrerer Schrauben mit einem Ringflansch der rohrförmigen Längsantriebswelle verschraubt sein, woraus eine gewichtsgünstige, lösbare Verbindung geschaffen ist.

Der besagte Ringflansch kann an die rohrförmige Längsantriebswelle angeschweißt sein; bevorzugt wird jedoch vorgeschlagen, den Ringflansch unmittelbar an die Längsantriebswelle anzuformen. Dies ergibt eine weitere deutliche Verringerung des Gewichtes der Antriebsverbindung, insbesondere wenn zudem die Längsantriebswelle aus Leichtmetall gefertigt ist.

Zur Sicherstellung eines Unwuchten vermeidenden Rundlaufes der Vorrichtung kann an den Ringflansch ein fertigungstechnisch einfach herzustellender, das radial äußere Gelenkteil umfassender Zentrierbund angeformt sein.

Zusammenfassend ist festzustellen, dass somit erfindungsgemäß das relativ schwere Gleichlaufgelenk unmittelbar drehfest an der Getriebewelle als Ritzelwelle des Hinterachsgetriebes angebracht ist und damit nicht mehr wie bisher von vorne herein der Längsantriebswelle, sondern nunmehr der Hinterachse zugeordnet ist. Die relativ schwere Hinterachseinheit mit Hinterachsgetriebe, deren Ritzelwelle und dem Gleichlaufgelenk wird ausgewuchtet, insbesondere mit einem Anschluss am äußeren Gelenkteil als Eingangsflansch. Nach dem Auswuchten tritt somit an dieser schweren Hinterachseinheit keine Unwucht auf. Zwischen dem äußeren Gelenkteil des Gleichlaufgelenks und dem Anschluss der Längsantriebswelle liegt ein Zentrierspiel, das zwar gering ist, aber dennoch eine geringe Exzentrizität und damit eine Unwucht der Längsantriebswelle bedingt. Die Masse der Längsantriebswelle ist bei der erfindungsgemäßen Anordnung dadurch stark reduziert, dass im Gegensatz zum Stand der Technik das relativ schwere Gleichlaufgelenk der ausgewuchteten Hinterachseinheit zugeordnet ist und die Längsantriebswelle ggf. aus Leichtmetall hergestellt ist. Da die Unwucht der Längsantriebswelle durch das Produkt aus deren Masse und der Exzentrizität bestimmt ist, wird die Unwucht der Längsantriebswelle durch die vorstehende Massereduzierung wesentlich reduziert, sodass mit den vorstehenden relativ einfachen Maßnahmen die Unwucht des gesamten Antriebsstrangs vorteilhaft reduzierbar ist.

Schließlich wird zur Erzielung einer zuverlässigen Abdichtung des Gleichlaufgelenkes vorgeschlagen, dass zwischen dem Ringflansch und dem radial äußeren Gelenkteil eine Abdeckscheibe eingespannt ist und dass zwischen der Getriebewelle und dem äußeren Gelenkteil eine mittels eines Stützringes gehaltene Staubschutzmanschette dicht angeordnet ist.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind im Folgenden mit weiteren Einzelheiten näher beschrieben.
Die anliegende schematische Zeichnung zeigt in:
1 eine Vorrichtung zum Verbinden einer Längsantriebswelle eines Kraftfahrzeuges über ein Gleichlaufgelenk mit der Ritzelwelle eines Hinterachsgetriebes; und
2 die Längsantriebswelle mit unmittelbar angeformten Ringflansch zur Verbindung mit dem radial äußeren Gelenkteil des Gleichlaufgelenkes der Vorrichtung nach 1.
Gemäß 1 ist eine nur teilweise dargestellte Längsantriebswelle 10 über ein homokinetisches Gleichlauf-Verschiebegelenk 12 mit der Getriebewelle bzw. Ritzelwelle 14 eines ebenfalls nur teilweise dargestellten Hinterachs-Differenziales 16 für ein Kraftfahrzeug trieblich verbunden. Die Ritzelwelle 14 ist in bekannter Weise in dem Gehäuse 15 des Differenziales 16 drehbar gelagert und mittels eines Wellendichtringes 17 abgedichtet.
Die Längsantriebswelle 10 (auch als Kardanwelle bezeichnet) ist des weiteren an ihrem nicht dargestellten Ende mit einem Geschwindigkeits-Wechselgetriebe des Kraftfahrzeuges verbunden. Diese Verbindung mit der entsprechenden Getriebewelle könnte ebenfalls oder alternativ wie nachstehend beschrieben ausgeführt sein.
Die Ritzelwelle 14 ist an ihrem stirnseitigem Ende über eine allgemein mit 18 bezeichnete Steckverzahnung mit dem radial inneren Gelenkteil 20 des Gleichlaufgelenkes 12 drehfest verbunden, wobei ein in die Ritzelwelle 14 in eine entsprechende Ringnut 22 eingesprengter Sicherungsring 24 den Gelenkteil 20 axial sichert.
Die Drehmomentübertragung vom inneren Gelenkteil 20 zum radial äußeren Gelenkteil 30 des Gleichlaufgelenkes 12 erfolgt in bekannter Weise über die in entsprechenden Führungsbahnen 26, 28 des inneren Gelenkteiles 20 und des äußeren Gelenkteiles 30 geführten Gelenkkugeln 32 mit dem Kugelkäfig 34.
Der äußere Gelenkteil 30 ist ferner mittels mehrerer Schrauben 36 mit einem an die rohrförmige Längsantriebswelle 10 bei 38 angeschweißten Ringflansch 40 mit entsprechenden Gewindebohrungen 40a fest verbunden, wobei zur exakten Zentrierung des Ringflansches 40 an dem rotationssymetrischen Außenumfang des Gelenkteiles 30 an den Ringflansch 40 ein Zentrierbund 42 angeformt ist, der den Außenumfang des Gelenkteiles 30 mit geringer Presspassung umfasst.
Zwischen dem Ringflansch 40 und der diesem zugewandten Stirnseite des Gelenkteiles 30 ist in einer in dem Gelenkteil 30 eingearbeiteten, ringförmigen Vertiefung 44 ein topfförmiger Abschlussdeckel 46 eingespannt, der das Gleichlaufgelenk 12 zur Längsantriebswelle 10 hin abdichtet.
Zur Abdichtung des Gleichlaufgelenkes 12 in der entgegengesetzten Richtung ist mittels der Schrauben 36 ein Stützring 48 am Gelenkteil 30 befestigt, der ein Staubschutzmanschette 50 trägt. Die Staubschutzmanschette 50 wiederum umfasst dicht die Ritzelwelle 14.
Während das Gleichlaufgelenk 12 und die Ritzelwelle 14 in üblicher Weise aus Stahl hergestellt sind, ist die rohrförmige Längsantriebswelle 10 aus einem weniger festem Material als Stahl, bevorzugt aus Leichtmetall, insbesondere aus einer hochfesten Aluminiumlegierung gefertigt.
In der 2 ist eine alternative Vorrichtung beschrieben, wobei nur die Unterschiede zur 1 dargestellt sind. Funktionell gleiche Teile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Dabei ist der Ringflansch 40' unmittelbar an die rohrförmige Längsantriebswelle 10' angeformt. Die Verschraubung mit dem äußeren Gelenkteil 30 des Gleichlaufgelenkes 12 ist durch mehrere, durchgehende Schrauben 52 mit Schraubenmuttern 54 unter Zwischenschaltung von Beilagscheiben 56 durchgeführt.
Der vorstehend beschriebene Zentrierbund 42 ist an den Ringflansch 40' zusätzlich mit angeformt. Die Längsantriebswelle 10' mit dem angeformten Ringflansch 40' ist wiederum aus einer hochfesten Aluminiumlegierung hergestellt.
Bei der Montage der Vorrichtung gemäß den 1 oder 2 kann ggf. die Montageeinheit Ritzelwelle 14 im Gehäuse 16 und das Gleichlaufgelenk 12 vorab ausgewuchtet werden. Aufgrund des relativ geringen Gewichtes der Längsantriebswelle 10 und der exakten Zentrierung über den Zentrierbund 42 kann eine weitere, relativ aufwändige Auswuchtung der gesamten Antriebsvorrichtung entfallen.

Claims

Vorrichtung zum Verbinden einer Längsantriebswelle in einem Kraftfahrzeug mit einer Getriebewelle (14) eines Hinterachsgetriebes unter Zwischenschaltung eines homokinetischen Gleichlaufdrehgelenkes (12), dessen radial innenliegendes Gelenkteil (20) unmittelbar drehfest mit der Getriebewelle (14) und dessen radial äußeres Gelenkteil (30) mit der rohrförmigen Längsantriebswelle (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Gleichlaufdrehgelenk (12) unmittelbar drehfest an der Getriebewelle (14) anordenbar ist zur Ausbildung einer Hinterachseinheit mit Hinterachsgetriebe (16), Getriebewelle (14) und Gleichlaufdrehgelenk (12), dass diese Hinterachseinheit (12, 14, 16) ausgewuchtet wird, und dass die ausgewuchtete Hinterachseinheit (12, 14, 16) mittels dem äußeren Gelenkteil (30) des Gleichlaufdrehgelenkes (12) mit der Längsantriebswelle (10) verbindbar ist.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der radial innenliegende Gelenkteil (20) mit der Getriebewelle (14) über eine Steckverzahnung (18) verbunden ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass der radial innenliegende Gelenkteil (20) mittels eines in die Getriebewelle (14) eingesprengten Sicherungsringes (24) axial gehalten ist.
Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der radial äußere Gelenkteil (30) mittels mehrerer Schrauben (36) mit einem Ringflansch (40) der rohrförmigen Längsantriebswelle (10) verschraubt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (40') unmittelbar an die rohrförmige Längsantriebswelle (10') angeformt ist.
Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Ringflansch (40) an die rohrförmige Längsantriebswelle (10) angeschweißt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an den Ringflansch (40; 40') ein das radial äußere Gelenkteil (30) umfassender Zentrierbund (42) angeformt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die rohrförmige Längsantriebswelle (10) aus Leichtmetall hergestellt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Ringflansch (40) und dem radial äußeren Gelenkteil (30) eine Abdeckscheibe (46) eingespannt ist.
Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Getriebewelle (14) und dem äußeren Gelenkteil (30) eine mittels eines Stützringes (48) gehaltene Staubschutzmanschette (50) dicht angeordnet ist.