DE4419342C1 - Kupplung zur Verbindung zweier Wellen - Google Patents
Kupplung zur Verbindung zweier WellenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kupplung zur drehstarren Verbindung
zweier, eine gemeinsame Drehachse aufweisender Wellen mit den
beiden Wellen zugehörigen Drehmomentübertragungsmitteln und mit
Spannmitteln zur axialen Verspannung der Wellen an ihren Stirn
flächen gegeneinander, wobei die Spannmittel zwei Spannhülsen
umfassen, die miteinander über Gewinde axial verschraubt sind,
und wobei jeweils einer Welle eine Spannhülse zugeordnet ist und
an dieser axial abgestützt ist.
Eine solche Kupplung ist in der DE 4 40 816 beschrieben. Dabei
sind die Stirnflächen der beiden Wellen verzahnt. Über Spannhül
sen sind die Stirnflächen der beiden Wellen axial gegeneinander
verspannt. Die Anordnung der Verzahnung an den Stirnflächen ist
aufwendig. Darüber hinaus werden durch die Verzahnungen bei
Drehmomentübertragung Axialkräfte erzeugt, welche die Spannhül
sen aufzufangen haben. Die Fertigung der Verzahnung an den
Stirnflächen ist mit einer hohen Genauigkeit herzustellen, um zu
verhindern, daß Fluchtungsfehler der beiden miteinander zu ver
bindenden Wellen eintreten können. Die Genauigkeit der Ausrich
tung der beiden Wellen zueinander erfolgt nämlich über die Ver
zahnung an den Stirnflächen. Des weiteren erfordert die Montage
einen Axialweg, der nicht immer bei eingebautem Zustand einer
Welle zur Verfügung steht.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung zur
Verbindung zweier Wellen vorzuschlagen, die einfach im Aufbau
ist und fertigungsfreundlich ist, so daß in einfacher Weise eine
Zentrierung der Wellen zueinander möglich ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Wel
len zu ihren aneinander abgestützten Stirnflächen hin einen von
ihrem Außenumfang vorstehenden Bund vorbestimmter axialer Länge
aufweisen, daß die Bunde an ihren Außenflächen mit Drehmoment
übertragungsmitteln versehen sind, daß die erste Spannhülse eine
Bohrung, die mit zu den Drehmomentübertragungsmitteln der Bunde
axial formschlüssig in Eingriff bringbare Drehmomentüber
tragungsmitteln versehen ist und eine mit Gewinde versehene
Fläche aufweist, und daß die zweite Spannhülse mit einem zum
Gewinde der ersten Spannhülse passenden Gewinde versehen ist.
Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß die auf der Außen
fläche der Welle im Bereich deren Bunde angeordneten Verzahnun
gen in einfacher Weise hergestellt werden können. Eine Herstel
lung kann beispielsweise durch Räumen, Walzen, Hämmern oder
dergleichen erfolgen. Darüber hinaus kann auch das Profil in der
Hülse in einfacher Weise hergestellt werden. Die Zentrierung der
beiden Wellen zueinander erfolgt über die auf die Bunde aufge
schobene Spannhülse. Ferner sind nur kurze axiale Montagewege
erforderlich.
Vorzugsweise sind als Drehmomentübertragungsmittel Verzahnungen
vorgesehen, deren Zähne parallel zur Längsachse verlaufen. Dabei
bieten sich vor allem Evolventenverzahnungen an. Die Evolventen
verzahnung ist insofern günstig, weil sie nur kleine Zahnhöhen
zur Folge hat, um das erforderliche Drehmoment übertragen zu
können. Aus diesem Grunde ergibt sich auch in radialer Richtung
eine kleinbauende Kupplung.
Um die Zentrierung günstig zu beeinflussen, ist vorgesehen, daß
die Verzahnungen mit einem leichten Festsitz ineinandergesteckt
sind. Dieser leichte Festsitz erlaubt aber immer noch eine
leichte Montage und Demontage. Alternativ ist es möglich, als
Drehmomentübertragungsmittel einen Vielkant auf den Bunden vor
zusehen. Die Spannhülse weist eine entsprechende Bohrung auf.
Hinsichtlich der ersten Spannhülse sind zwei Bauweisen möglich.
Nach einer ersten Ausbildungsform ist die erste Spannhülse durch
einen Sicherungsring an der zugehörigen Welle axial festgelegt.
Der Vorteil bei einer solchen Ausbildung ist, daß der Siche
rungsring in der Bohrung der Spannhülse angeordnet werden kann.
Die Spannhülse ist besonders einfach herstellbar, weil die Ver
zahnung in der Bohrung der Spannhülse beispielsweise durch Räu
men hergestellt werden kann oder aber die Spannhülse beispiels
weise als kaltfließgepreßtes Profilrohr hergestellt werden kann,
welches die Verzahnung aufweist. Die einzelnen Spannhülsen kön
nen dann durch Ablängen erzeugt werden und anschließend kann die
Nut spanend in die Bohrung eingebracht werden, um den Siche
rungsring aufzunehmen und ferner kann das Gewinde auf der Außen
fläche der Spannhülse angebracht werden. Die Drehsicherung der
Hülse erfolgt über die Verzahnungen, so daß auch die nötige
Gegenkraft beim Aufschrauben der zweiten Spannhülse gegeben ist.
Alternativ ist es möglich, mindestens eine der Spannhülsen durch
einen Kragen an der zugehörigen Welle axial abzustützen. Bei
einer solchen Ausbildung ist hinsichtlich der ersten Spannhülse,
die in der Bohrung die Verzahnung aufweist, die Herstellung im
Wege des spanlosen Umformens vorzugsweise anzuwenden.
Zur Abstützung sind die beide Bunde jeweils mit einer Ringfläche
versehen, gegen die sich der jeweilige Kragen der zugehörigen
Spannhülse axial anlegen kann.
Eine besonders günstige Lösung ergibt sich, wenn die Kupplung
Bestandteil einer Gelenkwelle ist, die aus zwei Gleichlaufgelen
ken besteht, die über eine Welle verbunden sind. Die Welle kann
dabei geteilt werden, so daß sich zwei Wellenabschnitte ergeben,
die über die Kupplung verbunden werden können. Hieraus entsteht
die Möglichkeit, die Welle im Bereich der Kupplung auch nach
Einbau der Gelenkwelle beispielsweise in ein Kraftfahrzeug wie
der zu trennen, um Reparaturarbeiten vornehmen zu können. Bei
solchen, in Fahrzeugen eingebauten Gelenkwellen steht nur wenig
Bauraum zur Verfügung. Wenn beispielsweise ein Faltenbalg eines
der Gelenke zerstört ist, muß zum Austausch desselben die gesam
te Gelenkwelle ausgebaut werden, was zur Folge hat, daß das
getriebeseitige Gelenk vom Differential gelöst werden muß und
darüber hinaus ggfs. die Radlagereinheit vom Radträger zu lösen
ist, um das radseitige Gelenk demontieren zu können. Anschlie
ßend ist eine Zerlegung erforderlich, um die Welle mindestens
einseitig von einem der Gleichlaufgelenke zu trennen, damit ein
neuer Faltenbalg aufgeschoben werden kann. Durch die vorgesehene
Trennmöglichkeit unter Verwendung der erfindungsgemäßen Kupplung
ergibt sich eine vereinfachte Demontage und Wiederholmontage, um
Austauscharbeiten vornehmen zu können.
Da in der Regel die Gleichlaufgelenkwellen auch eine Verschiebe
möglichkeit vorsehen, kann für den erforderlichen kurzen Monta
geweg, den die Kupplung erfordert, beispielsweise dann, wenn die
erste Spannhülse axial auf dem Bund festgelegt ist, der Ver
schiebeweg, den ein Gleichlaufgelenk ausführen kann oder für die
ein separates Schiebeteil vorgesehen ist, genutzt werden.
Bei einer Ausführungsform, bei der die Abstützung der ersten
Spannhülse ebenfalls über einen Kragen an der zugehörigen Welle
erfolgt, ist praktisch kein axialer Montage- bzw. Demontageweg
erforderlich, um die Spannhülse mit den Verzahnungen der beiden
Bunde in Eingriff zu bringen. Die erste Spannhülse kann einfach
abgezogen werden. Hierdurch wird eine radiale Montage der beiden
Wellen zur Ausrichtung zueinander erreicht.
Zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Figuren
schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 eine Gelenkwelle mit zwei Gleichlaufgelenken und einer
erfindungsgemäßen Kupplung zur Verbindung zwei Wel
lenabschnitte, von denen je einer einem der Gleichlauf
gelenke zugeordnet ist.
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine erste Ausführungsform
einer Kupplung im vergrößerten Maßstab und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch die in Fig. 1 als Bestand
teil der Gelenkwelle dargestellte weitere Ausführungs
form der Kupplung, jedoch im vergrößerten Maßstab zu
dem nach Fig. 1.
In Fig. 1 ist eine Gelenkwelle 1 dargestellt. Die Gelenkwelle
1 weist ein erstes Gleichlaufgelenk 2 auf, welches ein Gelenk
außenteil 4, ein im Hohlraum des Gelenkaußenteils 4 angeordnetes
Gelenkinnenteil 5 und Kugeln 6, die in umfangsverteilt in der
Innenfläche des Gelenkaußenteiles 4 und der Außenfläche des
Gelenkinnenteils 5 verlaufenden Bahnen aufgenommen und durch
einen Käfig 7 gehalten sind, umfaßt. Das Gelenkaußenteil 4 und
das Gelenkinnenteil 5 können zueinander Winkelbewegungen aus
führen und es kann vom Gelenkaußenteil 4 zum Gelenkinnenteil 5
bzw. umgekehrt ein Drehmoment übertragen werden. Zum Anschluß
des Gelenkaußenteiles 4 an ein treibendes oder anzutreibendes
Teil, beispielsweise an den Radflansch eines Kraftfahrzeuges
bezüglich eines dessen angetriebener Räder, dient ein Anschluß
zapfen 9, der in die Radnabe eingeschoben wird. Das Gelenkinnen
teil 5 ist mit einem Wellenzapfen 8 verbunden.
Das zweite Gleichlaufgelenk 3 ist im Prinzip so aufgebaut, wie
das erste Gleichlaufgelenk 2. Zum Anschluß ist ein Zapfen 11
vorgesehen, der beispielsweise zur Verbindung mit dem Abtriebs
kegelrad eines Achsdifferentials eines Kraftfahrzeuges dient. Um
Änderungen hinsichtlich des Abstandes zwischen den beiden
Gleichlaufgelenken 2, 3 zuzulassen, ist in die Verbindung zwi
schen den beiden Innenteilen 5 der beiden Gleichlaufgelenke 2, 3
ein Schiebeteil 13 integriert. Dieses ist durch die an das Ge
lenkinnenteil des zweiten Gleichlaufgelenkes 3 angeschlossene
Schiebehülse 10 und die mit diesem zusammenarbeitende Welle 12
gebildet. Dabei sind zwischen der Welle 12 und der Schiebehülse
10 Kugeln zur Drehmomentübertragung in Nuten angeordnet. Diese
lassen eine Verschiebung von Welle 12 und Schiebehülse 10 be
züglich der Längsachse 17, die die Drehachse der Welle 12 dar
stellt, zu.
Der Wellenzapfen 8 und die Welle 12 stellen jeweils Wellen dar,
die über eine Kupplung 14 miteinander verbunden sind. Die Ab
dichtung der Gleichlaufgelenke 2, 3 zu der die Verbindung zwi
schen den Gelenkinnenteilen 5 der beiden Gleichlaufgelenke 2, 3
bildenden Verbindungswelle, die durch die beiden Wellen 8, 12
dargestellt wird, erfolgt über Faltenbälge 15, 16. Die Faltenbäl
ge 15, 16 dienen dazu, daß das zur Schmierung der Gleichlaufge
lenke 2, 3 und des Schiebeteils 13 erforderliche Schmiermittel
eingeschlossen gehalten wird. Um die Demontage der Gelenkwelle
1 beispielsweise zu Reparaturzwecken in einem Fahrzeug zu er
leichtern, ist die Trennung im Bereich der Kupplung 14 vorgese
hen.
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform der Kupplung 14
weist der die erste Welle 8 darstellende Wellenzapfen gemäß
Fig. 1 einen Bund 18 zur Stirnfläche 20 hin auf, der mit einer
Verzahnung 24 versehen ist, deren Zähne parallel zur Drehachse
17 verlaufen. Ferner bildet der Bund 18 eine Anlagefläche 22 in
Form einer Ringfläche.
Die zweite Welle 12 weist zu ihrer Stirnfläche 21 hin ebenfalls
einen Bund 19 auf, der auf seiner Außenfläche mit einer Verzah
nung 24 versehen ist, die der Verzahnung 24 des ersten Bundes 18
der Welle 8 entspricht. Der Bund 19 bildet eine weitere Anlage
fläche 23, die als Ringfläche gestaltet ist. Eine erste Spanhül
se 25 weist eine Bohrung 28 mit einer Verzahnung 26 auf. Die
Verzahnung 26 ist passend zu den Verzahnungen 24 der beiden
Bunde 18, 19 ausgebildet und beispielsweise durch eine Evolven
tenverzahnung dargestellt. An einem Ende besitzt die erste
Spannhülse 25 einen radial nach innen gerichteten Kragen 27, der
gegen die Anlagefläche 22 anliegt. Auf ihrer Außenfläche besitzt
die erste Spannhülse 25 ein Gewinde 29. Die erste Spannhülse 25
ist mit ihrer Verzahnung 26 über die beiden Verzahnungen 24 der
beiden Bunde 18, 19 geschoben, so daß eine drehfeste Verbindung
zwischen den beiden Wellen 8, 12 gegeben ist. Die zweite Spann
hülse 30 besitzt einen radial nach innen verlaufenden Kragen 31,
der sich gegen die Anlagefläche 23 des Bundes 19 im verspannten
Zustand abstützt. In der Bohrung der zweiten Spannhülse 30 ist
ein zum Gewinde 29 der ersten Spannhülse 25 passendes Gewinde 32
eingebracht. Die zweite Spannhülse 30 wird mit ihrem Gewinde 32
auf das Gewinde 29 der ersten Spannhülse 25 aufgeschraubt, so
daß sich der Kragen 27 der ersten Spannhülse 25 axial gegen die
Anlagefläche 22 des Bundes 18 und die zweite Spannhülse 30 mit
ihrem Kragen 31 axial gegen die Anlagefläche 23 des Bundes 19
anlegt. Bei weiterem Aufschrauben der Spannhülse 30 werden die
Stirnflächen 20, 21 der beiden Wellen 8, 12 axial gegeneinander
gepreßt. Die zweite Spannhülse 30 kann beispielsweise mit
Schlüsselflächen versehen sein, um über einen Schraubenschlüssel
das erforderliche Drehmoment zur Verschraubung derselben mit der
ersten Spannhülse 25 aufzubringen. Bei dieser Ausführungsform
ist es jedoch erforderlich, daß die Welle 8 ein separates Teil
darstellt, das beispielsweise über eine Steckverzahnung mit dem
Gelenkinnenteil eines Gleichlaufdrehgelenkes verbunden ist,
damit die erste Spannhülse 25 über die Welle 8 geschoben werden
kann.
Bei der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform der Kupplung
14, die auch in Fig. 1 dargestellt ist, ist die erste Spann
hülse 25 ohne Kragen, d. h. durchgehend als Hülse mit einer
Durchgangsbohrung 28 gestaltet, in welcher die Verzahnung 26
eingebracht ist. In der Bohrung 28 der ersten Spannhülse 25 ist
ferner eine Nut 35 angeordnet, die zu einer Nut 34 in dem Bund
18 der Welle 8 korrespondiert. Die Nut 34 im Bund 18 ist so
tief, daß der Sicherungsring 33 beim Aufschieben der ersten
Spannhülse 25 mit ihrer Verzahnung 26 auf die Verzahnung 24 des
ersten Bundes 18 in diese eintauchen und die erste Spannhülse 25
die Außenfläche des Sicherungsringes 33 passieren kann. Gelangen
die beiden Nuten 34, 35 in eine übereinstimmende Position, so
kann der Sicherungsring 33 sich radial ausdehnen und in die Nut
35 der ersten Spannhülse 25 eingreifen.
Auf der Außenfläche der ersten Spannhülse 25 ist darüber hinaus
eine weitere Aufnahmenut 36 angeordnet, in der ein Faltenbalg
festgelegt werden kann. Ferner weist die erste Spannhülse 25 zum
Bund 19 der Welle 12 hin ein Gewinde 29 auf. Die Verzahnung 26
der ersten Spannhülse 25 überdeckt axial zumindest teilweise
auch die Verzahnung 24 des Bundes 19 der Welle 12. Die zweite
Spannhülse 30 besitzt einen Kragen 31 und in ihrer Bohrung 1 ein
zum Gewinde 29 der ersten Spannhülse 25 passendes Gewinde 32.
Sie ist mit diesem auf die erste Spannhülse 25 aufgeschraubt.
Sie legt sich mit ihrem Kragen 31 axial gegen die Anlagefläche
23 der Welle 12 an und verspannt somit die beiden Wellen 8, 12 an
ihren Stirnflächen 20, 21 gegeneinander. Die entsprechende axiale
Gegenkraft wird durch den Sicherungsring 33, welcher die erste
Spannhülse 25 axial zur Welle 8 hält, aufgebracht.
Bezugszeichenliste
1 Gelenkwelle
2 erstes Gleichlaufgelenk
3 zweites Gleichlaufgelenk
4 Gelenkaußenteil
5 Gelenkinnenteil
6 Kugeln
7 Käfig
8 Wellenzapfen/Welle
9 Anschlußzapfen
10 Schiebehülse
11 Anschlußzapfen
12 Welle
13 Schiebeteil
14 Kupplung
15, 16 Faltenbalg
17 Drehachse
18, 19 Bund
20, 21 Stirnfläche
22, 23 Anlagefläche
24 Verzahnung der Bunde
25 erste Spannhülse
26 Verzahnung der ersten Spannhülse
27 Kragen der ersten Spannhülse
28 Bohrung
29 Gewinde der ersten Spannhülse
30 zweite Spannhülse
31 Kragen der zweiten Spannhülse
32 Gewinde der zweiten Spannhülse
33 Sicherungsring
34, 35 Nut
36 Aufnahmenut
2 erstes Gleichlaufgelenk
3 zweites Gleichlaufgelenk
4 Gelenkaußenteil
5 Gelenkinnenteil
6 Kugeln
7 Käfig
8 Wellenzapfen/Welle
9 Anschlußzapfen
10 Schiebehülse
11 Anschlußzapfen
12 Welle
13 Schiebeteil
14 Kupplung
15, 16 Faltenbalg
17 Drehachse
18, 19 Bund
20, 21 Stirnfläche
22, 23 Anlagefläche
24 Verzahnung der Bunde
25 erste Spannhülse
26 Verzahnung der ersten Spannhülse
27 Kragen der ersten Spannhülse
28 Bohrung
29 Gewinde der ersten Spannhülse
30 zweite Spannhülse
31 Kragen der zweiten Spannhülse
32 Gewinde der zweiten Spannhülse
33 Sicherungsring
34, 35 Nut
36 Aufnahmenut
Claims (10)
1. Kupplung (14) zur drehstarren Verbindung zweier, eine ge
meinsame Drehachse (17) aufweisender Wellen (8, 12), mit den
beiden Wellen (8, 12) zugehörigen Drehmomentübertragungs
mitteln (24) und mit Spannmitteln zur axialen Verspannung
der Wellen (8, 12) an ihren Stirnflächen (20, 21) gegenein
ander, wobei die Spannmittel zwei Spannhülsen (25, 30) um
fassen, die miteinander über Gewinde (29, 32) axial ver
schraubt sind, und wobei jeweils einer Welle (8 bzw. 12)
eine Spannhülse (25 bzw. 30) zugeordnet ist und an dieser
axial abgestützt ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Wellen (8, 12) zu ihren aneinander abgestützten
Stirnflächen (20, 21) hin einen von ihrem Außenumfang vor
stehenden Bund (18, 19) vorbestimmter axialer Länge aufwei
sen, daß die Bunde (18, 19) an ihren Außenflächen mit Dreh
momentübertragungsmitteln (24) versehen sind, daß die
erste Spannhülse (25) eine Bohrung (28), die mit zu den
Drehmomentübertragungsmitteln (24) der Bunde (18, 19) axial
formschlüssig in Eingriff bringbare Drehmomentübertragungs
mitteln (26) versehen ist und eine mit Gewinde (29) ver
sehene Fläche aufweist, und daß die zweite Spannhülse (30)
mit einem zum Gewinde (29) der ersten Spannhülse (25) pas
senden Gewinde (32) versehen ist.
2. Kupplung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Drehmomentübertragungsmittel als Verzahnungen (24)
gestaltet sind, deren Zähne parallel zur Längsachse (17)
verlaufen.
3. Kupplung nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzahnungen (24) als Evolventenverzahnung gestal
tet sind.
4. Kupplung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Verzahnungen (24) mit leichtem Festsitz ineinander
gesteckt sind.
5. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die erste Spannhülse (25) durch einen Sicherungsring
(33) an der zugehörigen Welle (8) axial festgelegt ist.
6. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens eine der Spannhülsen (25, 30) durch einen
Kragen (27, 31) an der zugehörigen Welle (8, 12) axial abge
stützt ist.
7. Kupplung nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Kragen (27, 31) axial gegen eine Ringfläche (23) des
Bundes (18, 19) anliegt.
8. Kupplung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
gekennzeichnet
durch die Verwendung in einer Gelenkwelle (1) zur Verbin
dung einer mit einem ersten Gleichlaufgelenk (2) der Ge
lenkwelle (1) verbundenen Welle (8) oder Wellenzapfen und
mit einer mit dem zweiten Gleichlaufgelenk (3) der Gelenk
welle (1) verbundenen Welle (12) oder Wellenzapfen.
9. Kupplung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eines der Gleichlaufgelenke (2, 3) als Verschiebungen
zulassendes Gelenk ausgebildet ist.
10. Kupplung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine (12) der Wellen (8, 12) oder der Wellenzapfen ein
Schiebeteil (13) aufweist.
Priority Applications (6)
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DE4419342A DE4419342C1 (de) | 1994-06-03 | 1994-06-03 | Kupplung zur Verbindung zweier Wellen |
ITMI951088A IT1275441B (it) | 1994-06-03 | 1995-05-26 | Giunto per collegare due alberi |
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FR9506583A FR2720803B1 (fr) | 1994-06-03 | 1995-06-02 | Accouplement pour la liaison de deux arbres. |
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IT (1) | IT1275441B (de) |
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