DE19739934C2 - Gelenkwelle mit Verbindungswelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle, die insbesondere zur Verwendung im Antriebsstrang zum Antrieb der Räder eines Kraft­ fahrzeuges gedacht ist. Sie umfaßt zwei Gleichlauffestgelenke. Diese besitzen jeweils ein Außenteil mit Anschlußelementen. Fer­ ner umfaßt jedes Gleichlauffestgelenk ein Innenteil und einen zwischen den Innenteilen und den Außenteilen angeordneten Käfig zur Führung von ersten Kugeln. Diese dienen zur Drehmomentüber­ tragung zwischen jeweils einem Außen- und Innenteil. Ferner um­ faßt die Gelenkwelle eine Verbindungswelle, die aus einem rohr­ förmigen Wellenabschnitt und einem Schiebeelement zusammenge­ setzt ist. Das Schiebeelement umfaßt eine Hülse mit parallel zur Längsachse und umfangsverteilt angeordneten Rillen sowie zweiten Kugeln, die in diesen Rillen verstellbar sind und durch einen Käfig gehalten werden. Des weiteren ist der Gelenkwelle ein Schiebezapfen zugeordnet, der mit zu den Rillen der Hülse ent­ sprechenden Laufrillen versehen ist, in welche die Kugeln ein­ greifen. Der Schiebezapfen ist mit dem Innenteil des zweiten Gleichlauffestgelenkes verbunden. Der rohrförmige Wellenab­ schnitt ist mit der Hülse verbunden.

Eine solche Gelenkwelle ist aus der DE 44 19 373 A1 bekannt. Da­ bei sind die Innenteile beider Gleichlauffestgelenke jeweils einstückig mit einem Zapfen ausgebildet, wobei der dem ersten Gleichlauffestgelenk zugeordnete Zapfen in den rohrförmigen Wel­ lenabschnitt eingesteckt und mit diesem drehfest verbunden ist und der zweite Zapfen als Schiebezapfen gestaltet ist. Der rohr­ förmige Wellenabschnitt ist zur Bildung der Schiebehülse des Schiebeelementes mit einem Übergang erweitert weitergeführt und im Querschnitt wellenförmig gestaltet, so daß Rillen für die zweiten Kugeln gebildet sind. In diese so gebildete Schiebehülse taucht der Schiebezapfen ein, der mit dem Innenteil des zweiten Gleich­ lauffestgelenkes einstückig ausgebildet ist und entsprechend den Rillen in der Schiebehülse umfangsverteilte und parallel zur Längsachse verlaufende Laufrillen aufweist. Kritisch bei einer solchen Ausbildung ist die Verbindungsstelle zwischen dem dem er­ sten Gleichlauffestgelenk zugeordneten Zapfen und dem rohrförmigen Wellenabschnitt der Verbindungswelle.

Aus dem Katalog "Gleichlauf-Gelenkwellen für Industrie, Nutz- und Sonderfahrzeuge", VKM - 053 2.94 (1. Auflage), Seite 17, der GKN Löbro GmbH, Offenbach, geht eine Gelenkwelle hervor, die zwei Gleichlauffestgelenke sowie eine diese verbindende Teleskopwelle umfaßt. Die Teleskopwelle ist zweiteilig ausgebildet. Dabei be­ sitzt der erste Wellenabschnitt einen ersten Zapfen, der mit dem Innenteil eines der Gleichlauffestgelenke fest verbunden ist, so­ wie einen zweiten Zapfen, der eine Außenverzahnung aufweist, die parallel zur Längsachse verlaufende Zähne besitzt. Der zweite Wel­ lenabschnitt besitzt ebenfalls einen Zapfen, der mit dem Innenteil des anderen Gleichlauffestgelenkes fest verbunden ist, sowie eine mit diesem fest verbundene Hülse, die eine der Außenverzahnung des zweiten Zapfens des ersten Wellenabschnittes entsprechende Innen­ verzahnung aufweist. Der zweite Zapfen des ersten Wellenabschnit­ tes sitzt somit in der Hülse des zweiten Wellenabschnittes dreh­ fest und axial gleitbeweglich ein.

Aus der DE 30 09 277 A1 und der DE-OS 21 35 209 geht eine Gelenk­ welle mit einer Verbindungswelle hervor, die einteilig rohrförmig gestaltet ist und an ihren Enden zwei hohle Aufnahmebereiche mit einer Außenverzahnung aufweist. Dabei ist der Außendurchmesser der Aufnahmebereiche der Welle kleiner als der Außendurchmesser des Zwischenstückes und ferner ist die Wandstärke der Aufnahmebereiche größer als die des Zwischenstückes. Mit jedem der Aufnahmebereiche ist das Innenteil eines Gleichlaufverschiebegelenkes, das eine Bohrung mit einer der Außenverzahnung der Welle entsprechenden In­ nenverzahnung aufweist, fest zu verbinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkwelle zu schaffen, bei der eine getrennte Herstellung des rohrförmigen Wellenabschnittes des Schiebeelementes möglich ist und bei der darüber hinaus die Schwachstelle, die sich bei der Verbindung zwischen einer aus einem dünnwandigen Rohr hergestellten Verbin­ dungswelle bzw. Wellenabschnitt und einem Zapfen ergibt, entfällt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der rohr­ förmige Wellenabschnitt ein erstes und ein zweites Anschlußende und dazwischen ein Mittelteil aufweist, wobei diese einstückig ausgeführt sind, die beiden Anschlußenden gegenüber dem Mittelteil eine stärkere Wandung besitzen und auf der Außenfläche eine Ver­ zahnung mit parallel zur Längsachse verlaufenden Zähnen aufweisen und das erste Anschlußende mit seiner Verzahnung in einer ent­ sprechend verzahnten Bohrung des Innenteils des ersten Gleich­ laufgelenkes drehfest einsitzt, daß ferner die Hülse einstückig ausgebildet ist und einen Schiebeabschnitt mit eingeformten und parallel zur Längsachse verlaufenden Rillen sowie einen daran an­ schließenden ersten und daran wiederum anschließenden zweiten Boh­ rungsabschnitt aufweist, wobei der zweite Bohrungsabschnitt mit einer Verzahnung versehen ist, welche parallel zur Längsachse ver­ laufende Zähne besitzt und in welcher der rohrförmige Wellenab­ schnitt mit seinem entsprechend verzahnten zweiten Anschlußende drehfest aufgenommen ist, daß der Schiebezapfen mittels eines ver­ zahnten Befestigungsabschnittes in einer verzahnten Bohrung des Innenteils des zweiten Gleichlauffestgelenkes einsitzt und daß das erste Anschlußende und das zweite Anschlußende des rohrförmigen Wellenabschnittes und der Befestigungsabschnitt des Schiebezapfens gleich ausgebildet sind.

Von Vorteil bei dieser Ausführung ist, daß ein rohrförmiger Wel­ lenabschnitt gewählt wird, der von dem Schiebeelement getrennt ist und über gleichartige Verbindungen an seinen Anschlußenden mit dem Innenteil des ersten Gleichlauffestgelenkes und der dem Schiebeelement zugehörigen Hülse verbunden ist. Durch die ge­ wählte Ausbildung des Wellenabschnittes im Bereich seiner An­ schlußenden können auch hohe Drehmomente übertragen werden. Da­ rüber hinaus kann auch Spielfreiheit bei der Verbindung erzielt werden, wenn die für solche Steckverbindungen üblichen Diame­ tral-Pitch-Profile mit den erforderlichen Einpreßkräften zur Er­ zielung einer Preßpassung gestaltet werden. Die Hülse des Schie­ beelementes kann dabei durch Hämmern aus einem Rohrstück her­ gestellt worden sein, so daß auch für die Rillen, in denen die zweiten Kugeln des Schiebeelementes abrollen, die erforderliche Oberflächenqualität und Genauigkeit erzielt werden kann. Die Wellen sind hinsichtlich ihrer Länge so bemessen, daß über einen bestimmten Verstellbereich eine wälzende Bewegung gegeben ist, während für größere Verschiebungen, beispielsweise beim voll­ ständigen Einfedern der Fahrzeugräder eines Fahrzeuges oder für die Montage bzw. Demontage, ein Bohrungsabschnitt zur Verfügung steht, in den der Schiebezapfen gleitend zu den Kugeln bei Ver­ kürzung der Gelenkwelle eintauchen kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schiebe­ zapfen mittels eines verzahnten Befestigungsabschnittes in einer verzahnten Bohrung des Innenteils des zweiten Gleichlauffestge­ lenkes einsitzt. Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß für die beiden Gleichlauffestgelenke gleiche Bauteile hinsichtlich der Innenteile gewählt werden können. Des weiteren können die Schiebezapfen bereits im Wege der Auswahlpassung den entspre­ chenden Hülsen zugeordnet werden und danach kann eine Montage mit dem zugehörigen Gleichlauffestgelenk erfolgen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Die in der Zeichnungsfigur dargestellte Gleichlaufgelenkwelle weist zwei Gleichlauffestgelenke 1, 2 an ihren Enden auf, die durch eine Verbindungswelle 3 verbunden sind. In der Zeichnung sind die Gleichlauffestgelenke 1, 2 mit der Verbindungswelle 3 in ihrer gestreckten Lage dargestellt, so daß alle Bauteile eine gemeinsame Längsachse 4 aufweisen. Die beiden Gleichlauffestge­ lenke 1, 2 sind im wesentlichen gleichartig ausgestaltet. Sie weisen beide jeweils ein Außenteil 5, 5' auf, das hohl gestaltet ist und in dessen Innenraum Außenlaufbahnen 6 bzw. 6' in Meri­ dianebenen um die Längsachse verteilt angeordnet sind. In dem hohlen Außenteil 5, 5' ist jeweils ein Innenteil 8 bzw. 8' an­ geordnet, das in seiner Außenfläche Innenlaufrillen 9, 9' auf­ weist, die ebenfalls in Meridianebenen um die Längsachse 4 an­ geordnet sind und wobei jeweils eine Innenlaufrille 9 bzw. 9' einer Außenlaufrille 6 bzw. 6' gegenüberliegt. Diese bilden also Paare. Ferner weist jedes Innenteil eine Bohrung 10 bzw. 10' auf, die mit einer Verzahnung mit parallel zur Längsachse 4 ver­ laufenden Zähnen versehen ist. Vorzugsweise handelt es sich da­ bei um eine Verzahnung mit einem Diametral-Pitch-Profil, bei­ spielsweise mit einer Zähnezahl 28 und einem Eingriffswinkel von 45°. Den Paaren von Außenlaufbahnen 6, 6' und Innenlaufbahnen 9, 9' sind jeweils Kugeln 12, 12' zugeordnet, die durch einen Käfig 11, 11' gehalten werden. Die Innenteile 8, 8' sind im Verhältnis zu den Außenteilen 6, 6' durch die in den Außenlaufbahnen 6, 6' und Innenlaufbahnen 9, 9' geführten Kugeln 12, 12' einerseits und durch jeweils ein Steuerelement 13, 13' andererseits auf dem Gelenkbeugezentrum zentriert gehalten, so daß die Innenteile 8, 8' zu den jeweiligen Außenteilen 5, 5' Winkelbewegungen um die­ ses Gelenkbeugezentrum ausführen können. Die Verbindungswelle 3 umfaßt einen rohrförmigen Wellenabschnitt 14 mit einem ersten Anschlußende 15 und einem zweiten Anschlußende 16, welche beide durch ein Mittelteil 17 miteinander verbunden sind. Aus der Zeichnung ist erkennbar, daß die Wandung des rohrförmigen Wel­ lenabschnittes 14 im Bereich der beiden Anschlußenden 15, 16 dicker ausgeführt ist als in dem dazwischenliegenden Mittelteil 17. Der rohrförmige Wellenabschnitt 14 sitzt mit dem ersten Anschlußende 15, das auf seiner Außenfläche eine zur Verzahnung der Bohrung 10 des Innenteiles 8 des Gleichlauffestgelenkes 1 passende Verzahnung aufweist, in dieser ein und ist mittels eines Sicherungsringes 31 gegen Auszug gesichert. Im Bereich des Mittelteiles 17 weist der rohrförmige Wellenabschnitt 14 darüber hinaus eine Sitzfläche auf, auf welcher eine Dichtmanschette 32 mit ihrem kleinen Durchmesser festgelegt ist. Die Dichtmanschet­ te 32 ist ferner mit ihrem großen Durchmesser auf einer ent­ sprechenden Sitzfläche des Außenteiles 5 festgelegt. Der rohr­ förmige Wellenabschnitt 14 ist durch ein spanloses Umformverfah­ ren, beispielsweise durch Hämmern, hergestellt und sein zweites Anschlußende 16 ist auf der Außenfläche ebenfalls mit einer Ver­ zahnung versehen, die parallel zur Längsachse 4 verlaufende Zäh­ ne aufweist und beispielsweise ebenfalls als Diametral-Pitch- Profil gestaltet ist. Vorzugsweise sind beide Enden 15, 16 gleich groß bemessen und mit entsprechenden Verzahnungen verse­ hen. In Bezug auf die Länge des rohrförmigen Wellenabschnittes 14 ist Symmetrie auch hinsichtlich der Bohrung 18 gegeben, d. h. ausgehend von einer Bohrung kleinen Durchmessers im Bereich der beiden Anschlußenden ist zunächst eine Erweiterung gegeben. Im mittleren Abschnitt des Mittelteils 17 weist dann wiederum die Bohrung 18 einen konstanten Durchmesser auf und zwar in dem Be­ reich unterhalb des Sitzes für den kleinen Durchmesser der Dichtmanschette 32.

Das Schiebeelement 19 umfaßt die Hülse 20, die Kugeln 25 und den Käfig 26 sowie den Sicherungsring 27, der das Herauswandern der Kugeln 25 mit dem Käfig 26 aus der Hülse 20 verhindert. Die Hül­ se 20 ist aus einem Schiebeabschnitt 21 aufgebaut, in dessen Bohrung Rillen 22 umfangsverteilt um die Längsachse 4 angeordnet sind und sich über eine bestimmte Länge derselben erstrecken. In diesen Rillen 22 sind jeweils mehrere Kugeln 25 hintereinander angeordnet, die in einem Käfig 26 gehalten sind, wobei die Ril­ len 22 länger bemessen sind als die Strecke, die die Kugeln 25 im Käfig 26 einnehmen, so daß eine abwälzende Bewegung derselben in den Rillen 22 möglich ist. An diesen mit Rillen 22 versehenen Bohrungsabschnitt der Hülse 20 schließt sich ein erster Boh­ rungsabschnitt 23 an, der in einen zweiten Bohrungsabschnitt 24 übergeht und zu dem ersten Bohrungsabschnitt 23 einen geringeren Durchmesser aufweist und mit einer Verzahnung versehen ist, die zu der Verzahnung des zweiten Anschlußendes 16 des rohrförmigen Wellenabschnittes 14 passend ausgebildet ist. Die Sicherung des rohrförmigen Wellenabschnittes 14 gegen Auszug aus dem zweiten Bohrungsabschnitt 24 erfolgt durch einen Sicherungsring 31.

In das Schiebeelement 19 ist ein Schiebezapfen 28 eingesetzt, der in seiner Außenfläche Laufrillen 30, die entsprechend den Rillen 22 umfangsverteilt um die Längsachse 4 angeordnet sind und in welche die zweiten Kugeln 25 eingreifen. Die Länge der Laufrillen 30 ist größer bemessen als die der Rillen 22 in der Hülse 20, so daß am Ende der rollenden Verstellung noch eine weitere Verschiebung des Schiebezapfens 28 zu der Hülse 20 mög­ lich ist, wobei beispielsweise bei Verkürzung der Schiebezapfen 28 in den ersten Bohrungsabschnitt 23 eintaucht, bis er gegen das Anschlußende 16 des rohrförmigen Wellenabschnittes 14 an­ stößt. Der Schiebezapfen 28 besitzt einen Befestigungsabschnitt 29 mit einer Verzahnung, die zu der Verzahnung der Bohrung 10' passend ausgebildet ist. Er ist in der Bohrung 10' durch einen Sicherungsring 31" gegen Auszug gesichert. Eine Dichtmanschette 32' ist mit ihrem großen Durchmesser am Außenteil 1' des zweiten Gleichlauffestgelenkes 2 festgelegt und weist zunächst einen mit Falten versehenen Abschnitt und daran anschließend einen Über­ brückungsbereich auf, der die Hülse 20 vollständig überdeckt, so daß eine Befestigung auf dem rohrförmigen Wellenabschnitt 14 etwa im Bereich des Beginns des zweiten Anschlußelements 16 er­ folgt. Die beiden Gleichlauffestgelenke 1, 2 unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Anschlußelemente, wobei das dem ersten Gleichlauffestgelenk 1 zugeordnete Anschlußelement 7 mit einem flanschartigen Teil mit dem Außenteil 5 verbunden ist und einen Zapfen trägt, der beispielsweise zur Verbindung mit einer Radna­ be eines Fahrzeuges dient, während das zweite Gleichlauffestge­ lenk 2 ein Anschlußelement 7' besitzt, das nach Art eines Ab­ schlußdeckels gestaltet ist und mit dem eine flanschartige Er­ weiterung aufweisenden Außenteil 5' verbunden ist. Beide zu­ sammen dienen zur Verbindung mit einem Flansch, der beispiels­ weise dem Differential des Kraftfahrzeuges zugeordnet ist.

Bezugszeichenliste

1

,

2

Gleichlaufdrehgelenk

3

Verbindungswelle

4

Längsachse

5

,

5

' Außenteil

6

,

6

' Außenlaufbahn

7

,

7

' Anschlußelement

8

,

8

' Innenteil

9

,

9

' Innenlaufrillen

10

,

10

' Bohrung

11

,

11

' Käfig

12

,

12

' Kugeln

13

,

13

' Steuerelement

14

Wellenabschnitt

15

erstes Anschlußende

16

zweites Anschlußende

17

Mittelteil

18

Bohrung

19

Schiebelement

22

Rillen

23

erster Bohrungsabschnitt

24

zweiter Bohrungsabschnitt

25

Kugeln

26

Käfig

27

Sicherungsring

28

Schiebezapfen

29

Befestigungsabschnitt

30

Laufrille

31

,

31

',

31

" Sicherungsring

32

,

32

' Dichtmanschette

Claims (1)

1. Gelenkwelle mit zwei Gleichlauffestgelenken (1, 2), mit jeweils einem Außenteil (5, 5') mit Anschlußelementen (7, 7'), mit je­ weils einem Innenteil (8, 8'), einem zwischen den Innenteilen (8, 8') und den Außenteilen (5, 5') angeordneten Käfig (11, 11') zur Führung von ersten Kugeln (12, 12'), welche zur Drehmoment­ übertragung zwischen den Außenteilen (7, 7') und Innenteilen (8, 8') dienen, und mit einer Verbindungswelle (3), die einen rohr­ förmigen Wellenabschnitt (14) und ein Schiebeelement (19) um­ faßt, welches eine Hülse (20), in der zweite Kugeln (25) entlang umfangsverteilter Rillen (22) verstellbar sind und zum Eingriff in entsprechende Laufrillen (30) eines mit dem Innenteil (8') des zweiten Gleichlauffestgelenkes (2) verbundenen Schiebezap­ fens (28) bestimmt sind, aufweist, wobei der rohrförmige Wellen­ abschnitt (14) mit der Hülse (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Wellenabschnitt (14) ein erstes und ein zweites Anschlußende (15, 16) und dazwischen ein Mittelteil (17) aufweist, wobei diese einstückig ausgeführt sind, die beiden Anschlußenden (15, 16) gegenüber dem Mittelteil (17) eine stär­ kere Wandung besitzen und auf der Außenfläche eine Verzahnung mit parallel zur Längsachse (4) verlaufenden Zähnen aufweisen und das erste Anschlußende (15) mit seiner Verzahnung in einer entsprechend verzahnten Bohrung (10) des Innenteils (8) des er­ sten Gleichlaufgelenkes (1) drehfest einsitzt, daß ferner die Hülse (20) einstückig ausgebildet ist und einen Schiebeabschnitt (21) mit eingeformten und parallel zur Längsachse (4) verlaufen­ den Rillen (22) sowie einen daran anschließenden ersten (23) und daran wiederum anschließenden zweiten Bohrungsabschnitt (24) aufweist, wobei der zweite Bohrungsabschnitt (24) mit einer Ver­ zahnung versehen ist, welche parallel zur Längsachse (4) verlau­ fende Zähne besitzt und in welcher der rohrförmige Wellenab­ schnitt (14) mit seinem entsprechend verzahnten zweiten Anschlu­ ßende (15) drehfest aufgenommen ist, daß der Schiebezapfen (28) mittels eines verzahnten Befestigungsabschnittes (29) in einer verzahnten Bohrung (10') des Innenteils (8') des zweiten Gleich­ lauffestgelenkes (2) einsitzt und daß das erste Anschlußende (15) und das zweite Anschlußende (16) des rohrförmigen Wellen­ abschnittes (14) und der Befestigungsabschnitt (23) des Schiebe­ zapfens (28) gleich ausgebildet sind.