DE3615858C2 - Radantrieb für Kraftfahrzeuge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Radantrieb für Kraftfahrzeuge der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art, wie er bei­ spielsweise aus der EP-OS 32 370 bekannt ist.

Bekannte Radantriebe weisen im allgemeinen eine metallische Antriebs­ welle auf, die - je nach Länge - entweder hohl oder massiv ausgebildet ist und auf deren keilverzahnten Enden die mit entsprechenden Keilver­ zahnungen versehenen ringförmigen inneren Gelenkteile einerseits eines radseitigen homokinetischen Festgelenks und andererseits eines getriebe­ seitigen homokinetischen Schiebegelenks gelagert sind. Dabei ist üb­ licherweise das glockenförmige äußere Gelenkteil des homokinetischen Festgelenks Bestandteil eines keilverzahnten Radzapfens, der mit der Radnabe verschraubt ist und zusammen mit dieser unter Zwischenschaltung eines Wälzlagers im Radträger (bei gelenkten Rädern im Schwenklager) drehbar gelagert ist.

Das äußere Gelenkteil des homokinetischen Schiebegelenks ist dabei im allgemeinen als Ringteil ausgebildet, der mit Hilfe über den Umfang verteilter Schrauben an einem trichterförmigen Abtriebsflansch des Differentials angeschraubt ist, wobei der trichterförmige Abtriebs­ flansch seinerseits am keilverzahnten Ende der Differential-Abtriebs­ welle mittels einer Zentralschraube befestigt ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Radantrieb der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art zu vereinfa­ chen und insbesondere den Aufwand für seine Herstellung und Mon­ tage zu verringern sowie eine automatische Montage zu erleich­ tern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Aus faserverstärktem Kunststoff gefertigte Antriebswellen für Kraftfahrzeug-Radantriebe sind an sich bereits bekannt (z. B. GB 2 138 921 A).

Diese bekannten Antriebswellen sind als einstückige oder als aus zwei Stücken zusammengesetzte Hohlschäfte ausgebildet und sollen an ihren Wellenenden mit Teilen von Gleichlaufgelenken oder mit Aufnahmen für solche Gelenke ausgestattet werden können. Es gibt jedoch keinerlei Hinweise darauf, daß diese Teile dann ebenfalls aus faserverstärktem Kunststoff und einstückig mit der Welle ge­ fertigt sowie jeweils als glockenförmige äußere Gelenkteile der Wellengelenke ausgebildet sein sollen.

Aus faserverstärktem Kunststoff gefertigte glockenförmige äußere Gelenkteile von Wellengelenken für Kraftfahrzeug-Radantriebe sind an sich ebenfalls bereits bekannt (z. B. DE 31 26 192 A1).

Bei diesen bekannten Wellengelenken steht das glockenförmige äu­ ßere Gelenkteil jedoch nicht mit der Antriebswelle, sondern in üblicher Weise - mittels einer Keilverzahnung - drehschlüssig mit der Radlagereinheit in Verbindung. Irgendwelche Hinweise, es statt dessen mit der Antriebswelle zu verbinden und mit dieser zu einer einstückigen Baueinheit aus faserverstärktem Kunststoff zu vereinen gibt es nicht.

Anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles wird nachstehend näher erläutert.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Radantrieb für ein Kraft­ fahrzeug, wobei lediglich die für das Verständnis der Erfindung not­ wendigen Einzelheiten dargestellt und beziffert sind. Hierbei kann es sich um eine gelenkte oder eine ungelenkte Radanordnung handeln.

Die Radnabe 1 eines nicht weiter dargestellten angetriebenen Fahrzeug­ rades ist über ein Wälzlager 12 in Form eines doppelreihigen Kugel­ lagers drehbar in einem nur angedeuteten Radträger oder Schwenklager 6 gelagert; mit 61 ist ein am Radträger befestigtes Kugelgelenk eines nicht weiter dargestellten unteren Lenkers angedeutet.

Die Radnabe 1 ist Teil eines sogenannten integrierten Radlagers, dessen innerer Laufring 11 durch einen entsprechenden axialen Fortsatz der Radnabe gebildet wird. Der äußere Laufring ist mit 13 beziffert und in üblicher Weise am Radträger 6 befestigt.

Angetrieben wird die Radnabe 1 über eine Antriebswelle 2, die radseitig über ein homokinetisches Festgelenk 4 nach Art eines Rzeppa-Gelenks, welches vergleichsweise große Gelenk- bzw. Beugewinkel zuläßt, mit der Radnabe 1 und getriebeseitig über ein homokinetisches Schiebegelenk 5 mit der Abtriebswelle 31 des Ausgleichsgetriebes 3 (Differential) dieser Achse verbunden ist.

Festgelenk 4 und Schiebegelenk 5 bestehen jeweils aus einem glocken­ förmigen äußeren Gelenkteil 41 bzw. 51 mit jeweils darin eingeformten ersten Kugellaufbahnen 42 bzw. 52 sowie inneren Gelenkteilen 43 bzw. 53 mit darin eingeformten korrespondierenden zweiten Kugellaufbahnen 44 bzw. 54. Beide Gelenkteile besitzen jeweils mehrere solche über den Umfang verteilte Kugellaufbahnen, von denen jedoch nur eine er­ kennbar ist.

Zur Drehmomentenübertragung vom einen Gelenkteil auf das andere Gelenk­ teil sind in den Kugellaufbahnen Kugeln 46 bzw. 56 angeordnet, welche in einem Kugelkäfig 45 bzw. 55 gelagert sind.

Die glockenförmigen äußeren Gelenkteile 41 bzw. 51 der beiden Gelenke werden unmittelbar durch entsprechend ausgeformte Enden der Antriebs­ welle 2 gebildet, d. h. sie bilden mit der Antriebswelle einen inte­ grierten Bauteil.

Durch die Integration der glockenförmigen äußeren Gelenkteile 41, 51 in die Antriebswelle 2 wird die Möglichkeit geschaffen, dieses Bauteil aus langfaserverstärktem Kunststoff herzustellen. Im Vergleich zu kon­ ventionellen metallischen Antriebswellen wird dadurch nicht nur eine Gewichtsreduzierung, sondern auch eine Verringerung der Geräuschüber­ tragung erzielt.

Drehmomentenübertragende Wellen aus langfaserverstärktem Kunststoff sind im Automobilbau als solche bekannt, und zwar insbesondere als Kardanwellen.

Da die Drehmomenteinleitung bei solchen Kunststoffwellen zumindest für höhere Anforderungen sehr problematisch ist, sind an den Enden der bekannten Kunststoff-Kardanwellen zur Drehmomenteinleitung metallische Fittinge oder Flansche befestigt, die zum Teil in die Enden des Kunst­ stoffrohrs eingeklebt bzw. mittels längerer Rohransätze in die Wellen­ enden während der Wellenherstellung eingewickelt werden (z. B. US-PS 4 041 599 bzw. 4 089 190 oder 4 289 557) oder zum Teil - mitunter direkt als Kreuzgelenk ausgebildet - mittels radialer Lagerbolzen im dazu wandverstärkten Wellenende befestigt sind (z. B. FR-OS 23 89 038, EP-PS 19 585).

Der konstruktive und fertigungstechnische Aufwand zur Befestigung dieser Fittinge, Flansche oder Kreuzgelenke ist bei diesen bekannten Wellen erheblich.

Im Gegensatz dazu ist zur Drehmomentein- bzw. Ableitung in bzw. aus der Antriebswelle 2 an den Wellenenden unmittelbar das glockenförmige äußere Gelenkteil 41 bzw. 51 der Schiebegelenke angeformt.

Da die drehmomentenmäßige Kopplung zwischen den inneren Gelenkteilen 43, 53 und den äußeren Gelenkteilen 41, 51 mit einem vergleichsweise großen Hebelarm (Radius der Kugelkäfige 45 bzw. 55) erfolgt, sind die von den Kugeln 46 bzw. 56 von bzw. auf die aus langfaserverstärktem Kunststoff gefertigten glockenförmigen äußeren Gelenkteile 41, 51 über­ tragenen Kräfte bzw. die dadurch hervorgerufenen Flächenpressungen vergleichsweise gering.

Wenn die Übertragung besonders hoher Drehmomente zu erwarten ist, ist es in einfacher und vorteilhafter Weise auch möglich, in die glocken­ förmigen äußeren Gelenkteile eine deren Kontur angepaßte metallische Auskleidung einzulegen, durch die die Flächenpressung der Kunststoff­ teile reduziert wird. Eine solche metallische Auskleidung ist problem­ los realisierbar, da sie im äußeren Gelenkteil lediglich so fixiert werden muß, daß sie aus dieser nicht axial herausgleitet.

Das innere Gelenkteil 43 des Festgelenks 4 ist mit der Radnabe 1 über einen Gelenkzapfen 47, der mit dem die zweite Kugellaufbahn 44 tragenden Teil des inneren Gelenkteils 43 in herstellungstechnisch vorteilhafter Weise eine einteilige Baueinheit bildet, verbunden, wobei der Gelenk­ zapfen mit einem keilverzahnten Ende 48 in eine korrespondierende keil­ verzahnte Bohrung 14 der Radnabe eingeschoben ist und dort mittels eines Sprengringes 49 befestigt ist. Eine Verschraubung zwischen Rad­ nabe und Gelenkzapfen, wie sie sonst bei konventionellen Radantrieben im allgemeinen üblich ist, ist nicht erforderlich.

Der Fortfall dieser sonst üblichen Verschraubung und ihr Ersatz durch einen Sprengring ermöglicht bzw. erleichtert eine automatische Fertigung des Radantriebes im besonderen Maße, weil das Aufsetzen und Anziehen einer Schraubenmutter in einer automatischen Fertigungsanlage stets eines besonderen Aufwandes bedarf.

Beim Schiebegelenk 5 ist das innere Gelenkteil 53, wie bei Gleichlauf­ gelenken im allgemeinen üblich, als mit einer inneren Keilverzahnung 57 versehenes Ringteil ausgebildet. Dadurch, daß zur drehmomentenmäßigen Kopplung des homokinetischen Schiebegelenks 5 mit der Abtriebswelle 31 des Ausgleichsgetriebes 3 nicht wie im allgemeinen üblich das glocken­ förmige äußere Gelenkteil 51, sondern das ringförmige innere Gelenk­ teil 53 verwendet wird, kann die Abtriebswelle 31 des Ausgleichsgetriebes in einfacher und vorteilhafter Weise unmittelbar mit einem keilverzahnten Ende 32 in die Keilverzahnung 57 des inneren Gelenkteils 53 eingeschoben werden und dort mittels eines Sprengringes 33 axial gesichert werden.

Durch den vorgesehenen speziellen Aufbau des homokinetischen Schiebe­ gelenks wird somit eine besonders einfache Kopplung zwischen Schiebe­ gelenk 5 und Abtriebswelle 31 erzielt. Zum einen wird der sonst übliche, mittels einer Zentralschraube an der Differenzial-Abtriebswelle be­ festigte trichterförmige Abtriebsflansch überflüssig und zum anderen ist es infolge dessen nicht mehr erforderlich, diesen trichterförmigen Abtriebsflansch mit Hilfe entlang dem Umfang verteilter Schrauben am Schiebegelenk anzuschrauben.

Während die Abdichtung des homokinetischen Schiebegelenks 5 in üblicher Weise mit Hilfe einer einenends am glockenförmigen äußeren Gelenkteil 51 des Schiebegelenks und anderenends auf der Abtriebswelle 31 befestigten umlaufenden Dichtstulpe 8 erfolgt, kann zur entsprechenden Abdichtung des homokinetischen Festgelenks 4 in vorteilhafter Weise eine stehende Dichtstulpe 7 vorgesehen werden, durch die nicht nur dieses Gleichlauf­ gelenk 4, sondern gleichzeitig auch das Radlager 12 - zur Fahrzeug­ innenseite hin - abgedichtet wird. Diese stehende Dichtstulpe besteht aus einer Blechhülse 71, die entweder unmittelbar oder - wie im Aus­ führungsbeispiel - über einen entsprechend ausgeformten Teil des Rad­ trägers 6 mittelbar dichtend am äußeren Laufring 13 des Radlagers 12 befestigt ist, und einem Faltenbalg 72, der einenends mittels eines Spannbandes 73 o. ä. an dieser Blechhülse 71 befestigt ist und anderen­ ends mit einem labyrinthartig oder ähnlich ausgebildeten Dichtbund 74 die Antriebswelle 2 dichtend umschließt. Die Blechhülse 71 erstreckt sich dabei axial zumindest annähernd bis in Höhe des größten Außendurch­ messers des glockenförmigen äußeren Gelenkteils 41 und weist zu diesem radial einen gewissen Abstand auf.

Im Vergleich zu herkömmlichen konventionellen Radantrieben zeichnet sich der erfindungsgemäße Radantrieb u. a. dadurch aus, daß die Zahl der benötigten Bauteile vergleichsweise gering ist und ihre Anordnung und Ausbildung besonders montagefreundlich ist, wodurch eine automati­ sierte Montage erleichtert wird. Durch die Kunststoffausführung der Antriebswelle ist sein Gesamtgewicht vergleichsweise gering und darüber hinaus wird die akustische Entkopplung zwischen dem Fahrzeugrad und Fahrzeugaufbau verbessert.

Claims (6)

1. Radantrieb für Kraftfahrzeuge, mit einem homokinetischen Festgelenk (Gleichlauffestgelenk) vergleichsweise großen Ge­ lenkwinkels (wie z. B. Rzeppa-Gelenk), das einenends mit ei­ ner wälzlagergelagerten Radnabe und anderenends mit einem En­ de einer Antriebswelle verbunden ist, und mit einem homokine­ tischen Schiebegelenk (Gleichlaufschiebegelenk), das ein­ enends mit dem anderen Ende der Antriebswelle und anderenends mit einer Getriebeabtriebswelle, insbesondere der Abtriebs­ welle eines Ausgleichsgetriebes (Differential), verbunden ist, wobei Festgelenk und Schiebegelenk jeweils einen glockenförmigen äußeren Gelenkteil mit darin eingeformten er­ sten Kugellaufbahnen, einen inneren Gelenkteil mit darin eingeformten korrespondierenden zweiten Kugellauf­ bahnen sowie einen zwischen äußerem und innerem Gelenkteil angeordneten, Kugeln zur Drehmomentenübertragung lagernden Kugelkäfig aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebswelle (2) in an sich bekannter Weise aus einem langfaserverstärkten Kunststoff einstückig gefertigt ist und einenends zu einem mit ihr integrierten glockenförmigen äußeren Gelenkteil (41) des Festgelenks (4) und anderenends zu einem mit ihr integrierten glockenförmigen äußeren Gelenkteil (51) des Schiebegelenks (5) ausgeformt ist, während die zugehörigen inneren Gelenkteile (43, 53) beider Gelenke (4, 5) jeweils vorzugsweise über eine Keilver­ zahnung mit der zugehörigen Radnabe (1) bzw. Abtriebswelle (31) verbunden sind.

2. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Gelenkteil (43) des Festgelenks (4) einen Gelenkzapfen (47) aufweist, dessen keilverzahntes Ende (48) in eine korrespondierende keilver­ zahnte Bohrung (14) der Radnabe (1) eingeschoben ist.

3. Radantrieb nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkzapfen (47) in der Boh­ rung (14) mittels eines Sprengringes (49) befestigt ist.

4. Radantrieb nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkzapfen (47) und das die zweite Kugellaufbahnen (44) tragende innere Gelenkteil (43) des Festgelenks eine einteilige Baueinheit bilden.

5. Radantrieb nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch eine stehende Dichtstulpe (7) für das Festgelenk (4) mit einer am äußeren Laufring (13) des Radna­ ben-Wälzlagers (12) unmittelbar oder mittelbar dichtend befe­ stigten Blechhülse (71), die sich axial zumindest annähernd bis in Höhe des größten Außendurchmessers des glockenförmigen äußeren Gelenkteils (41) - diese im radialen Abstand über­ greifend - erstreckt, und mit einem Faltenbalg (72), der einenends an der Blechhülse (71) befestigt ist und anderen­ ends mit einem Dichtbund (74) die Antriebswelle (2) dichtend umschließt.

6. Radantrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das innere Gelenkteil (53) des Schiebegelenks (5) in bekannter Weise als Ringteil mit einer inneren Keilverzahnung (57) ausgebildet ist, und daß die mit dem Schiebegelenk (5) verbundene Abtriebswel­ le (31) unmittelbar mit einem keilverzahnten Ende (32) in diese Keilverzahnung (57) eingreift.