DE3729275A1 - Gelenkwellenanordnung - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gelenkwellenanordnung mit
einem Drehgelenk in Verbindung mit einem Getriebe. Daneben
betrifft die Erfindung eine Gelenkwellenanordnung mit
einem Drehgelenk in Verbindung mit einem Zwischenlager. Bei
den genannten Getrieben kann es sich dabei sowohl um
Untersetzungs- bzw. Schaltgetriebe handeln, an welche eine
Längswelle anschließt, als auch um Differentialgetriebe
mit anschließenden Seitenwellen.
Anordnungen der vorstehend genannten Art sind in den
verschiedensten Ausgestaltungen bekannt, wobei
insbesondere verschiedene Formen der Integration von
Gelenkbauteilen bzw. Gelenken in ein Getriebe beschrieben
worden sind. Aus der AT-PS 2 84 644 ist beispielsweise ein
Differentialgetriebe bekannt, bei dem die Wellenzapfen mit
Gelenkinnenteilen verbunden sind und die entsprechenden
Gelenkaußenteile als Abtriebsräder des
Differentialgetriebes ausgebildet sind.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde,
Gelenkwellenanordnungen der vorstehend genannten Art
bereitzustellen, die konstruktiv vereinfacht sind und bei
denen insbesondere Schraub- oder Steckverbindungen, die
bei bekannten Lösungen erforderlich sind, zumindest
teilweise entfallen und bei denen eine einfache axiale
Montage möglich ist.
Insbesondere soll für Gelenkwellenanordnungen mit geringen
Beugewinkeln eine kosten- und gewichtsgünstige Lösung
vorgeschlagen werden.
Die erfindungsgemäße Lösung für eine Gelenkwellenanordnung
in Verbindung mit einem Getriebe ist darin zu sehen, daß
ein aus dem Getriebe ragender Wellenzapfen als
Gelenkinnenteil mit axialen Kugelbahnen mit achsparalleler
Mittellinien ausgebildet ist, und daß das Gelenkaußenteil
ebenfalls axiale Kugelbahnen mit achsparallelen
Mittellinien aufweist.
Bei einer Gelenkwellenanordnung in Verbindung mit einem
Zwischenlager der Gelenkwelle besteht die erfindungsgemäße
Lösung darin, daß ein im Zwischenlager gehaltener Zapfen
als Gelenkinnenteil mit axialen Kugelbahnen mit
achsparalleler Mittellinien ausgebildet ist, und daß das
Gelenkaußenteil ebenfalls axiale Kugelbahnen mit
achsparallelen Mittellinien aufweist.
Hiermit wird erfindungsgemäß eine konstruktiv einfache
Lösung bereitgestellt, die eine einfache axiale
Steckmontage ermöglicht und bei geringen Beugewinkeln
zufriedenstellende Gleichlaufeigenschaften sicherstellt.
Die Kugelbahnen im Gelenkinnenteil sind an dem geraden
Zapfenende ausgebildet und sind dabei fertigungstechnisch
unkompliziert herzustellen, wobei bevorzugt Gelenkseile
mit fünf Kugelbahnen vorgesehen werden. Die relativ große
Länge der Kugelbahnen garantiert einen axialen
Spielausgleich, so daß ein eventuell erforderliches
zweites Gelenk als Festgelenk ausgebildet sein kann.
Um die Kugeln etwa in einer Ebene zu halten - um dem
Gelenk gleichlaufähnliche Eigenschaften zu geben - sind
bevorzugt am Gelenkaußenteil axiale Anschläge mit geringem
Abstand vorzusehen und/oder es ist ein käfigartiges
Element zu installieren, das die Kugeln in einer Ebene
hält und zugleich als Montagehilfe bei der Steckmontage
dienen kann.
Bei beiden der erfindungsgemäßen Lösungsvarianten ist nach
einer bevorzugten Ausgestaltung der Querschnitt des als
Gelenkinnenteils ausgebildeten Lagerzapfens hinter der
Gehäuseabdichtung bzw. hinter dem Lagersitz erweitert, so
daß ein axialer Anschlag gebildet wird. An das ergänzende
Gelenkaußenteil schließt sich in der Regel eine leichte
Hohlwelle an, wobei das Gelenkaußenteil mit einem Boden
versehen sein kann oder als offener Hülsenkörper geformt
sein kann.
Bei einer zwischengelagerten Gelenkwellenanordnung ist
nach einer ersten günstigen Ausführungsform das als
Wellenzapfen ausgebildete Gelenkinnenteil über den
Kugelkontaktbereich hinaus entgegengesetzt zur Lagerstelle
gerichtet verlängert. Nach einer weiteren günstigen
Ausgestaltung kann das Gelenkaußenteil über den
Kugelkontaktbereich hinaus - in Richtung zur Lagerstelle
hin - verlängert vorgesehen sein. Beide Maßnahmen sollen
dazu dienen, ein verbessertes Massengleichgewicht in Bezug
auf die Kugelkontaktebene zu schaffen, um die
Gelenkwellenanordnung unempfindlicher gegen
Radialschwingungen zu machen. Die Verlängerung des
Wellenzapfens der vorstehend genannten Art kann
insbesondere konisch verjüngt sein, um keine Einbuße des
zulässigen Gelenkwinkels in Kauf nehmen zu müssen.
Das Zwischenlager kann in üblicher Weise auf den
Wellenzapfen aufgeschoben sein und seinerseits weich
gegenüber einem Rahmen, insbesondere in einem Fahrzeug
aufgehängt sein.
In einer vereinfachten und besonders günstigen
Ausgestaltung kann eine Kugellager des Zwischenlagers
ebenfalls unmittelbar am Wellenzapfen vorgesehen sein, so
daß der Wellenzapfen zugleich den Lagerinnenring bzw. das
Lagerinnenteil bildet. Es ergibt sich hierbei eine
Durchmesserverringerung und Massenreduzierung.
Für den Gegenstand der vorigen Erfindung besonders
geeignete Gelenkausführung sind bereits in der
P 37 10 518.3 beschrieben.
Einige bevorzugte
Ausgestaltungen geeigneter Gelenke ergeben sich aus den
nachstehend beschriebenen Zeichnungen.
Fig. 1 zeigt eine Gelenkwellenanordnung an einem Getriebe
in einer ersten Ausgestaltung (Bild 1)
Fig. 2 zeigt eine Gelenkwellenanordnung an einem Getriebe
in einer zweiten Ausgestaltung (Bild 4)
Fig. 3 zeigt eine Gelenkwellenanordnung mit einem
Zwischenlager in einer ersten Ausführung (Bild 2)
Fig. 4 zeigt eine Gelenkwellenanordnung mit einem
Zwischenlager in einer zweiten Ausführung (Bild 3)
Einander entsprechende Teile sind in den Figuren mit
gleichen Ziffern bezeichnet.
In Fig. 1 ist ein Wellenzapfen 1 gezeigt, der aus einem
Getriebehals 2 herausragt und gegenüber diesem mit einer
Dichtung 3 abgedichtet ist. Am Ende des Wellenzapfens 1
sind bei unverändertem Durchmesser axiale Kugellaufbahnen
4 mit achsparalleler Mittellinie ausgebildet, in denen
insbesondere fünf Kugeln 5 umfangsverteilt axial
verschieblich gehalten sind. Die Kugeln 5 werden von einem
käfigartigen Ringelement 6 in einer Ebene gehalten,
welches axial verschieblich in eine Innennut 7 des
Gelenkaußenteils 8 eingreift. Das Gelenkaußenteil 8 weist
axiale Kugellaufbahnen 9 mit achsparalleler Mittellinie
auf, in denen die Kugel 5 ebenfalls axial verschieblich
sind, wobei der Verschiebeweg durch Axialanschläge
begrenzt ist. Zum Inneren des Gelenkaußenteils 8 sind
erste Axialanschläge 10 vorgesehen, die unmittelbar im
Gelenkaußenteil ausgeformt sind. In Gegenrichtung, d.h.
zum Gelenkäußeren sind zweite Axialanschläge 11 in das
Gelenkaußenteil 8 eingesetzt, wobei die einzelnen
Anschläge 11 vorzugsweise ringförmig miteinander verbunden
sein können. Das Gelenk ist mittels eines Rollbalges 12
abgedichtet, der mittels einer Blechhülse 13 mit dem
Gelenkaußenteil 8 verbunden ist, und in eine Ringnut 14 am
Wellenzapfen 1 eingreift und dort mittels eines
Spannbandes 15 festgelegt ist. An das Gelenkaußenteil 8
schließt sich in Gegenrichtung zum Getriebe 2 eine
angeschweißte Rohrwelle 16 an.
In Fig. 2 ist im wesentlichen eine Gelenkwellenanordnung
in entsprechender Ausführung wie in Fig. 1 wiedergegeben;
eine wesentliche Abweichung besteht darin, daß das
Gelenkaußenteil 8 in Gegenrichtung zur anschließenden
Rohrwelle 16 über den Kugelkontaktbereich
hinaus eine massive ringförmige Verlängerung 17 aufweist,
die eine Verbesserung der Massenverhältnisse am
Gelenkaußenteil in Bezug auf Radialschwingungen erzeugen
soll. Die Blechkappe 13 und der Rollbalg 12 sind
entsprechend an diese Verlangerung 17 angepaßt.
In Fig. 3 ist eine Gelenkwellenanordnung in Verbindung
mit einem elastischen Zwischenlager 18 dargestellt, das
eine metallische Außenhülse 19 umfaßt und innen mit einem
Walzlagerring 20 verbunden ist, der eine äußere
Kugellaufbahn aufnimmt, während eine innere Kugelrille 21
fur die Lagerkugeln 22 unmittelbar im Wellenzapfen 1
eingedreht ist. Am freien Ende des Wellenzapfens 1 sind
wiederum Kugellaufbahnen 4 für umfangsverteilte axial
verschiebliche Kugeln 5 vorgesehen. Das Gelenkaußenteil 8
besteht hiernach aus einem kurzen Ringkörper mit axialen
Kugellaufbahnen 9 an den sich erste Axialanschläge 10
anschließen, die in einem Rohranschlußstück 20 ausgebildet
sind, während zweite Axialanschläge 11 in Form eines
Blechringes vorgesehen sind. Das Gelenkaußenteil 8, das
Rohranschlußstück 26 und der Blechring 11 sind mittels
einer Blechhülse 13 miteinander verklemmt, die
gleichzeitig der Festlegung eines Rollbalges 12 dient.
Dieser greift mit seinem entgegengesetzen Ende in eine
Ringnut 14 am Wellenzapfen 1 a ein und ist dort mit einem
Sicherungsring 23 festgelegt. An den offenen
Rohranschlußkörper schließt sich eine leichte
angeschweißte Rohrwelle 16 an. Auf der Gegenseite ist der
Wellenzapfen ebenfalls mit einer Rohrwelle 24 verbunden.
In Fig. 4 ist im wesentlichen eine Gelenkwellenanordnung
in Verbindung mit einem Zwischenlager in gleicher
Ausführung wie in Fig. 3 wiedergegeben; die wesentliche
Abweichung besteht darin, daß der Wellenzapfen in
Gegenrichtung zum Zwischenlager über den
Kugelkontaktbereich hinaus mit einer konischen
Verlängerung 25 versehen ist, in der sich Kugellaufbahnen
aus Montagegründen fortsetzen. Der Querschnitt des
Wellenzapfens ist mit den zugehörigen Kugeln zusätzlich
zeichnerisch dargestellt.
Bezugszeichenliste:
1 Wellenzapfen
2 Getriebehals
3 Dichtung
4 Kugellaufbahn (innen)
5 Kugel
6 Käfigring
7 Innennut
8 Gelenkaußenteil
9 Kugellaufbahn (außen)
10 Axialanschlag
11 Axialanschlag
12 Rollbalg
13 Blechhülse
14 Ringnut
15 Spannband
16 Rohrwelle
17 Verlängerung
18 Zwischenlager
19 Außenhülle
20 Wälzlagerring
21 Kugellagerrille
22 Lagerkugel
23 Sicherungsring
24 Rohrwelle
25 Verlängerung
26 Rohranschlußstück
2 Getriebehals
3 Dichtung
4 Kugellaufbahn (innen)
5 Kugel
6 Käfigring
7 Innennut
8 Gelenkaußenteil
9 Kugellaufbahn (außen)
10 Axialanschlag
11 Axialanschlag
12 Rollbalg
13 Blechhülse
14 Ringnut
15 Spannband
16 Rohrwelle
17 Verlängerung
18 Zwischenlager
19 Außenhülle
20 Wälzlagerring
21 Kugellagerrille
22 Lagerkugel
23 Sicherungsring
24 Rohrwelle
25 Verlängerung
26 Rohranschlußstück
Claims (14)
1. Gelenkwellenanordnung mit einem Drehgelenk in
Verbindung mit einem Getriebe,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein aus dem Getriebe (2) ragender Wellenzapfen (1)
als Gelenkinnenteil mit axialen Kugellaufbahnen (4)
mit achsparallelen Mittellinien ausgebildet ist und
daß das Gelenkaußenteil (8) ebenfalls axiale
Kugelbahnen (9) mit achsparallelen Mittellinien
aufweist.
2. Anordnung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wellenzapfenquerschnitt durchmessergleich aus
dem vollen Material in den mit den Kugelbahnen (9)
versehenen Teil übergeht.
3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
der Wellenzapfenquerschnitt innerhalb des Getriebes
(2) zur Axialsicherung eine Durchmesservergrößerung
aufweist.
4. Gelenkwellenanordnung mit einem Drehgelenk in
Verbindung mit einem Zwischenlager
dadurch gekennzeichnet,
daß ein im Zwischenlager (18) gehaltener Wellen
zapfen (1) als Gelenkinnenteil mit axialen
Kugellaufbahnen (4) mit achsparallelen Mittellinien
ausgebildet ist und daß das Gelenkaußenteil (8)
ebenfalls axiale Kugelbahnen (9) mit achsparallelen
Mittellinien aufweist.
5. Anordnung nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wellenzapfenquerschnitt durchmessergleich aus
dem vollen Material in den mit den Kugelbahnen (9)
versehenen Teil übergeht.
6. Anordnung nach einem der Ansprüche 4 oder 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wellenzapfenquerschnitt hinter dem
Zwischenlager (18) zur Axialsicherung eine
Durchmesservergrößerung aufweist.
7. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-6,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkaußenteil (8) axiale Kugelbahnen (9) mit
achsparallelen Mittellinien zwischen axialen
Anschlägen (10, 11) aufweist, deren Länge geringer als
die der Kugelbahn (4) im Wellenzapfen (1) ist.
8. Anordnung nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkaußenteil (8) mehrteilig.
9. Anordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zumindest einer der Anschläge (10) in jeder
Kugelbahn (9) in das Gelenkaußenteil (8) eingesetzt
ist.
10. Anordnung nach einem der Ansprüche 7-9,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Rohrwelle (16) an das Gelenkaußenteil (8)
angeschweißt ist.
11. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-10,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Wellenzapfen (1) über den Kugelkontaktbereich
hinaus entgegengesetzt zur Lagerstelle hin verlängert
ist.
12. Anordnung nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verlängerung (17) des Wellenzapfens (1) zur
Vergrößerung des Beugewinkels konisch verjüngt ist.
13. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkaußenteil (8) über den
Kugelkontaktbereich hinaus in Richtung zur Lagerstelle
hin verlängert ist.
14. Anordnung nach einem der Ansprüche 1-3,
gekennzeichnet,
durch eine käfigartige Montagehilfe, die die
Kugeln (5) auf dem Wellenzapfen oder im
Gelenkaußenteil (8) fixiert.
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