DE19731331A1 - Gelenkwelle - Google Patents
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Description
Die Erfindung geht aus von einer Gelenkwelle nach dem Oberbe
griff von Anspruch 1, wie sie beispielsweise aus ATZ Automobil
technische Zeitschrift 99 (1997) Heft 5, Seite 256 bis 263 als
bekannt hervorgeht.
Dieser Beitrag befaßt sich mit Leichtbau im Antriebsstrang und
geht u. a. auch auf Leichtbaumaßnahmen der Gelenkwelle an einem
konkreten Ausführungsbeispiel ein. Nach Erörterung verschiede
ner denkbarer Varianten wird die bestimmte Gelenkwelle vorge
stellt. Der Leichtbau ist bei ihr im Wesentlichen durch Einsatz
von Aluminium als Leichtbauwerkstoff realisiert. Die bekannte
Gelenkwelle weist getriebeseitig ein Scheibengelenk, in der
Mitte ein kardanisches Kreuzgelenk und hinten ein axial unnach
giebiges, homokinetisches Gelenk auf, wobei der erforderliche
Längenausgleich der Gelenkwelle in das mittlere Kreuzgelenk in
tegriert ist und auch zur Montage des Mittellagers genutzt
wird.
Aufgabe der Erfindung ist es, die gattungsgemäß zugrundegelegte
Gelenkwelle dahingehend zu verbessern, daß sie besonders leicht
und kostengünstig herstellbar ist.
Diese Aufgabe wird - ausgehend von der gattungsgemäß zugrunde
gelegten Gelenkwelle erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden
Merkmale von Anspruch 1 gelöst. Bei der erfindungsgemäßen Lö
sung wird unabhängig von einer Werkstoff-Auswahl für die ein
zelnen Gelenkwellenbauteile der Leichtbau vor allem durch eine
geschickte konstruktive Kombination von Gelenken erreicht.
Durch Verwendung eines homokinetischen Gelenkes mit integrier
ten Längenausgleich kann auf einen gesonderten Längenausgleich
verzichtet werden. Die Möglichkeit zur Montage des Mittellagers
wird durch eine schließbare, axiale Wellenteilung - im einfach
sten Fall durch eine Reibschweißung - erreicht. Bei einer ge
streckten Einbaulage kann das mittlere Wellengelenk als leicht
bauendes Scheibengelenk ausgebildet sein.
Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung können den Unteran
sprüchen entnommen werden; im übrigen ist die Erfindung anhand
eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles
nachfolgend noch erläutert; dabei zeigen:
Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Leichtbau-Gelenkwelle für
Kraftfahrzeuge nach der Erfindung und
Fig. 2 eine vergrößerte Darstellung der axialen Teilung der
Hohlwelle und die Verbindung der beiden Hohlwellenteile
im Bereich der Drehlagerung.
Die Figuren zeigen eine zweiteilige Gelenkwelle 1 zur Kraft
übertragung vom Getriebe zur Hinterachse eines Kraftfahrzeuges.
Vom Kfz-Getriebe geht nach einem getriebeseitigen Wellengelenk
8 ein erster, als Hohlwelle ausgebildeter Wellenabschnitt 2
aus. Im Bereich von dessen getriebeabgewandten Ende ist eine
Drehlagerung 4 des ersten Wellenabschnittes sowie jenseits der
Drehlagerung aber in deren Nähe ein mittleres Wellengelenk 9
vorgesehen. An das mittlere Wellengelenk schließt der zweite
Wellenabschnitt 3 an, der ebenfalls als Hohlwelle ausgebildet
ist. Am Ende des zweiten Wellenabschnitts ist das hintere Wel
lengelenk 10 zum Anschluß an die Eingangswelle des Ausgleichs
getriebes der angetriebenen Hinterachse des Kraftfahrzeuges an
geordnet. In der Nähe der Drehlagerung 4 ist der erste Wellen
abschnitt 2 axial geteilt, um das als geschlossenes ringförmi
ges Wälzlager ausgebildete Lagerelement der Drehlagerung mon
tieren zu können. Die Drehlagerung 4 im Bereich der Wellenmitte
besteht im Wesentlichen aus einem als geschlossenes Bauteil
ausgebildeten Wälzlager 5, welches über eine elastische Zwi
schenlage 7 in einem Lagerstuhl 6 eingebettet ist, der seiner
seits am Fahrzeugboden verschraubt ist. Die elastische Zwi
schenlage soll zum einen Vibrationen der rotierenden Gelenkwel
le vom Fahrzeugaufbau fernhalten, also wellenseitige Anregungen
im Hörbereich akustisch abkoppeln und außerdem einen Axialhub
der Welle gegenüber dem Fahrzeugaufbau zulassen.
Um die Gelenkwelle besonders leicht zu gestalten und sie ko
stengünstig herstellen zu können, ist erfindungsgemäß das mitt
lere Wellengelenk 9 als sog. Scheibengelenk mit einer flexi
blen, in einer senkrecht zur Rotationsachse angeordneten Ring
scheibe 12 ausgebildet, an deren Umfang Dreifingerflansche 13
der angrenzenden Wellenabschnitte befestigt sind. Die Finger
der gegenüberliegenden Dreifingerflansche 13 sind dies- und
jenseits gegenseitig auf Lücke angeordnet. Ein solches Schei
bengelenk ist wesentlich leichter als ein bisher hier übliches
Kardangelenk. Die Gelenkwelle ist im Fahrzeug so eingebaut, daß
alle Wellengelenke der Gelenkwelle zumindest angenähert zuein
ander fluchten, d. h. höchstens um etwa ± 1° abgewinkelt sind.
Bei einer solchen Einbaulage treten an den Wellengelenken be
triebsbedingt nur kleine Beugewinkel auf, die auch von einem
Scheibengelenk ohne weiteres verkraftet werden können.
Unter Verzicht auf einen gesonderten Längenausgleich inner
halb eines der Wellenabschnitte ist das hintere Wellengelenk 10
als homokinetisches Wellengelenk in einer solchen Ausführung
ausgebildet, welches innerhalb des Gelenkes selber einen axia
len Längenausgleich ermöglicht. Das hintere Wellengelenk 10 be
steht aus einem äußeren Gelenkring 23 mit innen eingearbeiteten
Kugelbahnen 27, aus einer Gelenknabe 24 ebenfalls mit Kugelbah
nen, aus in beide eingreifende Mitnahmekugeln 25 sowie aus ei
nem die Kugeln führenden Käfig 26. Der Gelenkring 23 ist wegen
des axialen Längenausgleiches relativ lang, d. h. er weist ein
Länge/Durchmesser-Verhältnis von mehr als eins auf. Die Gelenk
nabe 24 ist an dem hinterachsseitigen Gelenkflansch dementspre
chend über einen langen Hals 28 gehaltert. Die dargestellte Art
von homokinetischen Wellengelenken mit gelenk-integriertem
axialen Längenausgleich ist an sich bekannt. Es wird hier in
sinnreicher Kombination und unter Ausgestaltung mit einem be
sonders großen Längenausgleich eingesetzt.
Bei bisher üblichen, axial unnachgiebigen Kardangelenken mußte
immer noch ein aufwendiges und schweres Schiebestück in einem
der Wellenabschnitte vorgesehen werden. Dieses Schiebestück er
laubte die Montage der Drehlagerung der Gelenkwelle und wurde
deshalb als unerläßlich angesehen. Zur Montierbarkeit des La
gers ist bei der erfindungsgemäßen Gelenkwelle der erste Wel
lenabschnitt 2 im Bereich der Rohrwandung der Hohlwelle im der
Nähe der Drehlagerung 4 axial geteilt. Diese Teilung kann nach
Montage des Lager auf unterschiedliche Weise wieder geschlossen
werden. Im vereinfachten Fall einer nicht reparierbaren Wegwer
flösung können die einander zugekehrten Stirnseiten der axial
geteilten Rohrwandung der Hohlwelle durch eine erst nach Monta
ge der Drehlagerung angebrachte Schweißverbindung, insbesondere
durch eine Reibschweißverbindung miteinander verbunden werden.
Dieser Fall ist jedoch zeichnerisch nicht dargestellt.
Bei einer lösbaren und somit reparierbaren Verbindung 14 der
Wellenteile des ersten Wellenabschnittes, die im dargestellten
Ausführungsbeispiel realisiert ist, ist in die einander zuge
kehrten Stirnseiten der axial geteilten Rohrwandung der Hohl
welle jeweils eine gegenseitig zentrierend und drehstarr inein
ander eingreifende Verzahnung 15 nach dem Vorbild einer sog.
Hirth-Verzahnung mit radial verlaufenden Zähnen angearbeitet.
Diese Verzahnung ist durch eine im Inneren der Hohlwelle ange
ordnete Verschraubung axial verspannt. Die axiale Verschraubung
und Verspannung Verzahnung ist im Beispiel durch eine zentrisch
liegende, rohrförmige Hohlschraube 16 bewirkt. In das Innere
des vom mittleren Wellengelenk weiter entfernt liegenden Teiles
des ersten Wellenabschnittes 2 ist ein Mutterngewinde 17 einge
arbeitet, in das der hohle mit einem entsprechenden Bolzenge
winde versehene "Schaft" der rohrförmigen Hohlschraube ein
greift.
Die Wandung des hohlen "Schaftes" der rohrförmigen Hohlschraube
geht bei annähernd gleicher Wandstärke verrundet in den hohlen
"Kopf" 19 der Hohlschraube über und bildet eine geneigte Schul
ter 20. Im Inneren des zugehörigen, flanschseitigen Teiles des
ersten Wellenabschnittes ist eine entsprechend geneigte Gegen
schulter 21 angeordnet. Aufgrund dieser Ausgestaltung mit koni
schen Anlageflächen und hohlen Bauteilen ist eine hohe Bauteil
elastizität geschaffen, die im Hinblick auf die axiale Verspan
nung der Verzahnung 15 als Elastizitätsreserve und als Vor
spannkraftreserve genutzt wird. Der axial zum mittleren Wellen
gelenk hin weisende freie Rand des rohrförmigen "Kopfes" 19 der
Hohlschraube 16 stirnseitig mit regelmäßig verteilt angeordne
ten Einkerbungen 22 als Formschlußflächen zum Ansetzen eines
Schraubenschlüssels beim Anziehen oder Lösen der Verschraubung
versehen. Dadurch kann die Hohlschraube 16 mittels eines stan
genartig langen, durch den zweiten Wellenabschnitt axial hin
durchragenden Steckschlüssels angezogen bzw. bedarfsweise auch
wieder gelöst werden. Voraussetzung dafür ist, daß das hintere
Gelenk 10 zuvor demontiert, d. h. der Gelenkring 23 offen ist.
Claims (8)
1. Zweiteilige Gelenkwelle zur Kraftübertragung vom Getriebe
zur Hinterachse eines Kraftfahrzeuges,
- - mit einem vom Kfz-Getriebe ausgehenden, als Hohlwelle ausge bildeten, ersten Wellenabschnitt,
- - mit einer Drehlagerung des ersten Wellenabschnittes im Be reich von dessen getriebeabgewandten Ende,
- - mit einem - mittleren - Wellengelenk jenseits der Drehlage rung aber in deren Nähe,
- - mit einem an das mittlere Wellengelenk anschließenden, eben falls als Hohlwelle ausgebildeten, zweiten Wellenabschnitt,
- - mit einem am Ende des zweiten Wellenabschnitts angeordneten, hinteren Wellengelenk zum Anschluß an die Eingangswelle des Ausgleichsgetriebes der angetriebenen Hinterachse des Kraft fahrzeuges,
- - mit einem Längenausgleich in der Gelenkwelle zum Ausgleich von einfederungsbedingten Abstandsänderungen des hinteren Wellengelenkes von der Drehlagerung und/oder vom mittleren Wellengelenk und
- - mit einer axialen Teilung des ersten Wellenabschnittes in der Nähe der Drehlagerung zur Ermöglichung einer Montage des als geschlossenes ringförmiges Wälzlager ausgebildeten La gerelementes,
gekennzeichnet durch die Gemeinsamkeit mit
folgenden Merkmalen:
- - das mittlere Wellengelenk (9) ist als sog. Scheibengelenk mit einer flexiblen, in einer senkrecht zur Rotationsachse angeordneten Ringscheibe (12) ausgebildet, an deren Umfang dies und jenseits - gegenseitig auf Lücke - Dreifingerflan sche (13) der angrenzenden Wellenabschnitte (2, 3) befestigt sind,
- - unter Verzicht auf einen gesonderten Längenausgleich in nerhalb eines der Wellenabschnitte (3) ist das hintere Wel lengelenk (10) als homokinetisches Wellengelenk in einer solchen Ausführung ausgebildet, welches innerhalb des Gelen kes (10) selber einen axialen Längenausgleich ermöglicht,
- - die axiale Teilung (11) des ersten Wellenabschnittes (2) ist in den Bereich der Rohrwandung der Hohlwelle in der Nähe der Drehlagerung (4) gelegt, wobei diese Teilung der Rohrwandung durch eine radial höchsten nach innen auftragende Verbin dungskonstruktion (14) verschließbar ist.
2. Gelenkwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß in die einander zugekehrten Stirnseiten der axial geteilten
Rohrwandung der Hohlwelle (2) jeweils eine gegenseitig zentrie
rend und drehstarr ineinander eingreifende Verzahnung (15) mit
radial verlaufenden Zähnen angearbeitet ist, welche Verzahnung
(15) durch eine im Inneren der Hohlwelle (2) angeordnete Ver
schraubung (16) axial verspannbar ist.
3. Gelenkwelle nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die axiale Verspannung der Verzahnung (15) durch eine zen
trisch liegende, rohrförmige Hohlschraube (16) bewirkt ist, wo
bei in das Innere des vom mittleren Wellengelenk (9) weiter
entfernt liegenden Teiles des ersten Wellenabschnittes ein Mut
terngewinde (17) eingearbeitet ist.
4. Gelenkwelle nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wandung des hohlen "Schaftes" der rohrförmigen Hohl
schraube (16) bei annähernd gleicher Wandstärke verrundet in
den hohlen "Kopf" (19) der Hohlschraube (16) unter Bildung ei
ner geneigten Schulter (20) übergeht, wobei im Inneren des zu
gehörigen, flanschseitigen Teiles des ersten Wellenabschnittes
(2) eine entsprechend geneigte Schulter (21) angeordnet ist.
5. Gelenkwelle nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der axial zum mittleren Wellengelenk (9) hin weisende freie
Rand des rohrförmigen "Kopfes" der Hohlschraube (16) stirnsei
tig mit regelmäßig verteilt angeordneten Einkerbungen (22) als
Formschlußflächen zum Ansetzen eines Schraubenschlüssels beim
Anziehen oder Lösen der Verschraubung versehen ist.
6. Gelenkwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die einander zugekehrten Stirnseiten der axial geteilten
Rohrwandung der Hohlwelle durch eine erst nach Montage der
Drehlagerung angebrachte Schweißverbindung, insbesondere durch
eine Reibschweißverbindung miteinander verbunden sind.
7. Gelenkwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Gelenkwelle (1) im Fahrzeug so eingebaut ist, daß zu
mindest das getriebeseitige (8) und das mittlere Wellengelenk
(9) der Gelenkwelle (1) wenigstens angenähert zueinander fluch
ten, d. h. höchstens um etwa ± 1° abgewinkelt sind.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70567 STUTTGART, DE |
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D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
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Owner name: DAIMLERCHRYSLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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Owner name: DAIMLER AG, 70327 STUTTGART, DE |
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