DD146990A5

DD146990A5 - CROSS GELENKWELLE

Info

Publication number: DD146990A5
Application number: DD79216775A
Authority: DD
Inventors: Josef Schultenkaemper
Original assignee: Gelenkwellenbau Gmbh
Priority date: 1978-11-15
Filing date: 1979-11-08
Publication date: 1981-03-11
Also published as: PL219573A1; SE7908613L; GB2042126A; ES484067A1; IT7907086V0; FR2441760B1; IT1207880B; RO77140A; JPS5569323A; GB2042126B; IT7905250A0; DE2849541A1; FR2441760A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaues und betrifft eine Kreuzgelenkwelle. Ziel der Erfindung ist es, die Herstellungskosten zu reduzieren und die Lebensdauer zu erhoehen. Die Aufgabe besteht darin, durch die Konstruktion der Einzelteile Gewicht einzusparen, die Axialkraefte in der Profilverschiebung zu reduzieren sowie die Drehmomentkapazitaet und Verdrehsteifigkeit der Gelenkgabel beizubehalten. Erfindungsgemaesz sind Anschluszteil und Verbindungsteil hohl ausgebildet, wobei das die Profilverzahnung aufweisende Teil ein Verhaeltnis von Auszendurchmesser zum lichten Innendurchmesser von kleiner oder gleich 1,2 besitzt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Verhaeltnis vom Rotationsdurchmesser der Gelenkgabel zum Auszendurchmesser des die Profilverzahnung aufweisenden Teiles kleiner oder gleich 1,7. Ferner ist d.d. Pofilverzahnung aufweisende Welle als Profilzapfen und einteilig mit der Gelenkgabe ausgefuehrt. Zweckmaeszigerweise ist die die Profilverzahnung aufwei. Welle als Zieh- und Preszteil hergestellt und mit der Gelenkwelle unloesbar verbunden.The invention relates to the field of mechanical engineering and relates to a universal joint shaft. The aim of the invention is to reduce the manufacturing costs and to increase the service life. The task is to save weight by the construction of the items, to reduce the Axialkraefte in the profile displacement and to maintain the Drehmomentkapazitaet and torsional rigidity of the yoke. According to the invention, the connecting part and the connecting part are hollow, wherein the part having the spline has a ratio of outer diameter to outer diameter of the inner diameter of less than or equal to 1.2. According to a further feature of the invention, the ratio of the rotational diameter of the yoke to the eccentric diameter of the spline having the profile is less than or equal to 1.7. Further, d.d. Pile-toothed wave as profile pin and executed in one piece with the joint. Zweckmaeszigerweise is the profile toothing aufwei. Shaft produced as a drawing and pressing part and connected to the PTO shaft unloesbar.

Description

/m\vendun5_s{.;£'biet,, der Erfindung / m \ vendun5_s {.; £ 'offer ,, the invention

Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenkwelle, bestehend", aus zwei Kreuzgelenken und·einer beide verbindenden Verbindungswelle, wobei ein verzahntes Anschlußteil fest mit einer Gelenkgabel eines Kreuzgelenkes verbunden ist und mit einem eine entsprechende Verzahnung aufweisenden Verbindungsteil der Verbindungswelle zusammenarbeitet und undrehbar, jedoch axial verschiebbar zu dieser angeordnet ist und daß die Gelenkgabel in ihrem der Drehachse zugewandten Bereich geschlossen ausgebildet ist.The invention relates to a universal joint shaft, consisting "of two universal joints and · connecting both connecting shaft, a toothed connection part is fixedly connected to a yoke of a universal joint and cooperates with a corresponding toothing having connecting part of the connecting shaft and non-rotatable, but axially displaceable to this is arranged and that the yoke is formed closed in its region facing the axis of rotation.

Charakteristik der bekannten technischen LösungenCharacteristic of the known technical solutions

Es sind Gelenkwellen bekannt (z. 3. DE-AS 1 910 284), bei denen die Gelenkgabel einteilig mit dem Profilzapfen hergestellt ist und aus Vollmaterial" besteht. Aufgrund einer derartigen Konstruktion eines Profilzapfens aus Vollmaterial wird einerseits ein hohes Gewicht erreicht, und andererseits läßt sich dadurch eine kostenungünstige, teuere Herstellung nicht vermeiden. Y/ill man diese Iiachteile vermeiden, so wird der Profilzapfen im Durchmesser kleiner ausgeführt, was jedoch wiederum den Nachteil mit sich bringt, daß die Torsionsbeanspruchung erheblich ansteigt. lic ist darüber hinaus eine hohe IPlächenpressung aufgrund des kleinen Durchmessers in der Keilwellenverzahnung zu erwarten, dies ist nicht ohne weiteres zu kompensieren, da die Länge der Keilwellenverzahnung von der auszuführenden Verschiebung festliegt.Drive shafts are known (eg DE-AS 1 910 284) in which the yoke is made in one piece with the profiled journal and consists of solid material. Due to such a construction of a profiled journal made of solid material, on the one hand a high weight is achieved and on the other hand If these disadvantages can be avoided, the profile pin is made smaller in diameter, which in turn has the disadvantage that the torsional stress increases considerably due to the small diameter expected in the spline, this is not easily compensated, since the length of the spline is fixed by the displacement to be carried out.

Es sind weitere Kreuzgelenkwellen bekannt (z. B. DE-PS 821 449), bei denen der Zapfen zusammen mit der Gelenkgabel ausgebohrt ist, so daß nur eine Gewichtsersparnis erreicht wird. Eine aufgebohrte Gelenkgabel besitzt jedoch denThere are other universal joint shafts known (eg, DE-PS 821 449), in which the pin is drilled together with the yoke, so that only a weight saving is achieved. However, a drilled joint fork has the

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Bachteil, daß die Biegesteifigkeit herabgesetzt wird, denn es besteht die Gefahr der Aufbiegung. Eine Aufbiegung der Gelenkgabel beeinflußt die Lagerfunktion nachteilig, denn es ist eine erhöhte spezifische Lagerbelastung zu verzeichnen, so daß die Lebensdauer der Gelenkwelle sehr stark reduziert wird.Bach part that the flexural rigidity is lowered, because there is a risk of bending. A bending of the yoke affects the bearing function disadvantageous, because it is an increased specific bearing load recorded, so that the life of the PTO shaft is greatly reduced.

Ziel der ErfindungZi el the inven tion

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige Herstellung der Kreuzgelenkwelle zu erreichen und die Lebensdauer zu erhöhen.The aim of the invention is to achieve a cost-effective production of the universal joint shaft and to increase the service life.

Darlegung des V/es ens der Erfindung Presentation of the Invention of the Invention

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kreuzgelenkwelle zu schaffen, bei der durch die Konstruktion der Einzelteile Gewicht eingespart wird und bei' der die Axialkräfte in der Profilverschiebung reduziert sind sowie die Drehmomentkapazität und Verdrehsteifigkeit der Gelenkgabel beibehalten werden kann.It is an object of the invention to provide a universal joint shaft in which weight is saved by the construction of the items and in 'the axial forces are reduced in the profile displacement and the torque capacity and torsional rigidity of the yoke can be maintained.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Anschlußteil und das Verbindungsteil hohl ausgebildet sind, wobei das die Profilverzahnung aufweisende Teil ein Verhältnis von Außendurchmesser zum lichten Innendurchmesser von kleiner oder gleich 1,2 besitzt.To achieve this object, it is provided that the connecting part and the connecting part are hollow, wherein the part having the spline has a ratio of outer diameter to clear inner diameter of less than or equal to 1.2.

Vorteilhaft ist bei einer derartigen Konstruktion, daß bei einem vergrößerten Außendurchmesser, die Axialkräfte -in der Profilverschiebung entsprechend kleiner werden und daß dabei die spezifische·Belastung in der Profilverzahnung entsprechend reduziert wird, so daß die Standzeit günstig beeinflußt wird. Die Axialkräfte werden mit zunehmender Vergrößerung des Durchmessers geringer, da der Hebelarm von Mittel-It is advantageous in such a construction that with an increased outer diameter, the axial forces -in the profile displacement are correspondingly smaller and that while the specific load in the profile teeth is reduced accordingly, so that the service life is favorably influenced. The axial forces decrease as the diameter increases, as the lever arm of center

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achse bis zur Keilwellenverzahnung günstiger wird und die entsprechende Plächenpressung in der Keilwellenverbindung ebenfalls kleiner wird. Des weiteren ist von Vorteil, daß durch die Verwendung eines dünnwandigen rohrförmigen Anschlußteils entsprechend dem vorgeschlagenen Verhältnis eine Gewichtsersparnis erreicht wird. Denn: Wird eine Welle mit 0,3 bis 0,4 des Außendurchmessers hohl ausgeführt, so nimmt das Widerstandsmoment nur um 0,8 bis 2,6 % ab, das Gewicht dagegen um 9 bis 16 %. Um zu erreichen, daß bei Verwendimg eines dünnwandigen Anschlußteiles die Drehmomentkapazität bestellen bleibt, bedarf es nur einer Verstärkung des Anschlußteiles um 4 bis 10 % gegenüber einer massiven Welle gleichen Widerstandmomentes, wobei jedoch das Gewicht dieser Welle auf 70 bis 60 ^cß> sinkt.Axis until the spline is cheaper and the corresponding Plächenpressung in the spline connection is also smaller. Furthermore, it is advantageous that a weight saving is achieved by the use of a thin-walled tubular connecting part according to the proposed ratio. Because: If a shaft with a diameter of 0.3 to 0.4 is hollow, the moment of resistance only decreases by 0.8 to 2.6 % , whereas the weight decreases by 9 to 16 %. In order to achieve that the Drehmomentcapacity reserves when using a thin-walled connection part, it requires only a reinforcement of the connecting part by 4 to 10 % compared to a massive wave same resistance moment, but the weight of this wave to 70 to 60 ^c ß> decreases.

Wird eine Kreuzgelenkwelle für eineii gewissen Rotationsdurchmesser mit einem bestimmten zu übertragenden Drehmoment ausgelegt, so ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß das Verhältnis von Rotationsdurch·*· messer der Gelenkgabel zum Außendurchmesser des die Profilverzahnung aufweisenden Teiles kleiner oder gleich 1,7 ist.If a universal joint shaft is designed for a certain rotational diameter with a specific torque to be transmitted, it is provided according to a further essential feature that the ratio of rotational diameter of the yoke to the outer diameter of the spline having the part is less than or equal to 1.7.

Es läßt sich hierbei vorteilhaft vom Rotationsdurchmesser ausgehend der Außendur diine ss er des die Profilverzahnung aufweisenden Seiles der Profilverschiebung bestimmen, so daß nach !Festlegung dieses Außendurchmessers sich die V/and-.stärke des rohrförmigen Verbindungsteiles ermitteln läßt.It can be advantageous here from the rotational diameter on the basis of the outer diin ss he determine the profile of the toothed rope of the profile shift, so that after! Establishing this outer diameter, the V / and.-Strength of the tubular connecting part can be determined.

Des weiteren ist vorgesehen, daß. die die Profilverzahnung aufweisende Welle als Profilzapfen und einteilig mit der Gelenkgabel ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Herstellung des Profilzapfens durch Ausbohrung des Kernes vorgesehen.Furthermore, it is provided that. the profile toothing having shaft is designed as a profile pin and integral with the yoke. In this embodiment, a production of the profiled pin by drilling the core is provided.

Iiach einem weiteren wesentlichen Lierkmal ist vorgesehen,After another important Lierkmal is provided

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daß die die Profilversalirrung aufweisende Welle als Zieh- und Preßteil hergestellt ist und mit der Gelenkgabel unlösbar .verbunden ist. Bei einer derartigen Konstruktion wird die Gelenkgabel separat und der Profilzapfen als tiefgezogener IJapf hergestellt, so daß nach Verschweißen beider Teile der gewünschte Mitnehmer hergestellt ist, wobei die Außenverzahnung im Zieh- oder Preßprozeß oder separat angebracht wird. Es ist dabei unerheblich, ob der .Profilnapf einen geschlossenen Boden oder eine Bohrung besitzt.that the profiled Verallirrung having shaft is made as a drawing and pressing and undetachably .verbunden with the yoke. In such a construction, the yoke is made separately and the profiled pin as a deep-drawn IJapf, so that after welding both parts of the desired driver is made, the external teeth in the drawing or pressing process or is mounted separately. It is irrelevant whether the .Profilnapf has a closed bottom or a hole.

Darüber hinaus ist vorgesehen, daß die Verbindungswelle mit einer die Profilverzahnung aufweisenden Hohlwelle als Ziehoder Preßteil unlösbar verbunden ist und in einer entsprechenden Innenverzahnung einem mit der Gelenkgabel verbundenen Anschlußteil aufgenommen ist.In addition, it is provided that the connecting shaft with a profile toothing having hollow shaft is inextricably linked as Ziehoder pressing and is received in a corresponding internal toothing connected to the yoke connecting part.

Ausführung sbeispielA guide us sbeis piel

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.Preferred embodiments of the invention are shown schematically in the drawings.

Es zeigen:Show it:

Pig. 1 : eine Kreuzgelenkwelle mit zwei Kreuzgelenken und einer Verbiiidungswelle, teils geschnitten;Pig. 1: a universal joint shaft with two universal joints and a Verbiiidungswelle, partly cut;

Pig. 2: eine Gelenkgabel mit einem hohl ausgebildeten Profilzapfen als einteilige Ausführung im Schnitt dargestellt;Pig. 2: a yoke with a hollow profile pin shown as a one-piece design in section;

Pig. 3: eine Gelenkgabel mit einem als Tiefziehteil hergestellten Profilzapfen;Pig. 3: a yoke with a profiled pin produced as a deep-drawn part;

Pig. 4: eine Kreuzgelenkwelle' im Schnitt.im Prinzip wie in Pig. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß das die Außenverzahnung enthaltende Tiefziehteil mit der Verbiiidungswelle verschweißt ist.Pig. 4: a universal joint shaft in the section. In principle as in Pig. 1, but with the difference that the outer toothing containing deep drawn part is welded to the Verbiiidungswelle.

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Diebin Fig. 1 gezeigte Gelenkwelle umfaßt zwei koaxiale' Gelenkwellenabschnitte 1 und 2, die an ihren äußeren Enden Kreuzgelenke 3 und 4 tragen. Der Gelenkwellenabschnitt 1 besitzt eine Welle 5· Über eine Profilverzahnung 7 sind die Kreuzgelenke 3 und 4 mittels Welle 5 und Anschlußteil 11 und Verbindungswelle 12 miteinander undrehbar, jedoch axial verschiebbar verbunden. Das Drehmoment, welches vom Kreuzgelenk 3 auf das Kreuzgelenk 4 übertragen werden soll, wird über die Profilverzahnung 7 geleitete Die Welle 5 ist mit einem inneren Hohlraum 8 versehen.Diebin shown in Fig. 1 comprises two coaxial 'propeller shaft sections 1 and 2, which carry at their outer ends universal joints 3 and 4. The cardan shaft section 1 has a shaft 5 via a splined 7, the universal joints 3 and 4 by means of shaft 5 and connector 11 and connecting shaft 12 with each other non-rotatably, but axially displaceably connected. The torque which is to be transmitted from the universal joint 3 to the universal joint 4 is guided via the profile toothing 7. The shaft 5 is provided with an inner cavity 8.

In Pig. 2 ist die Welle 5 in vergrößertem Maßstab als Einzelteil dargestellt. Die Welle 5 ist mit der augehörigen Gelenkgabel 9 einteilig, wobei der innere Bereich der Gelenkgabel 9 geschlossen ausgeführt ist, d. h., der Hohlraum 0 der Welle 5 ist zur Gelenkgabel 9 hin nicht durchgehend ausgebildet. Auf dem Außenumfang der V/elle 5 ist die der Drehmomentübertragung dienende Profilverzahnung 7 aufgebracht.In Pig. 2, the shaft 5 is shown on an enlarged scale as a single part. The shaft 5 is integral with the associated yoke 9, wherein the inner portion of the yoke 9 is executed closed, d. h., The cavity 0 of the shaft 5 is not formed continuously to the yoke 9 out. On the outer circumference of the V / elle 5, the torque transmission serving profiled toothing 7 is applied.

Diese Profilverzahnung 7 weist einen Außendurchmesser D auf, der zu dem Innendurchmesser d der Welle 5 in einem Verhältnis steht.This profile toothing 7 has an outer diameter D which is in relation to the inner diameter d of the shaft 5.

Dieses Verhältnis lautet:This ratio is:

d" ^{Ä 1}»² d " ^{Ä 1} » ²

Der Außendurchmesser D der Profilverzahnung 7 ist wiederum in einem bestimmten Verhältnis zum Rotationsaußendurchmesser R der Gelenkgabel 9 angeordnet.The outer diameter D of the spline 7 is in turn arranged in a certain ratio to the rotational outer diameter R of the yoke 9.

Dieses Verhältnis lautet:This ratio is:

S ^ 1.7.S ^ 1.7.

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In Fig« 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Gelenkwellenabschnittes 1 gezeigt. Hierbei ist die Gelenkgabel 9 als Einzelteil hergestellt und wird mit einem tiefgezogenen Profilnapf 10 durch Z₀ B. Schweißen fest verbunden. Der Profilnapf 10 ist mit der entsprechenden Profilverzahnung 7 auf seiner Außenfläche versehen und auf seinem dem Gelenkwellenabschnitt 2 zugewandten Ende geschlossen oder auch mit einer Bohrung versehen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Außendurchrnesser D zum Innendurchmesser d BOYtIe auch zum Rotationsdurchmesser R in dem Verhältnis der Pig. 2 ausgebildet. Um die entsprechende Steifigkeit zu erreichen, ist auch hier die Gelenkgabel 9 geschlossen, zur Drehachse 13 hin, ausgeführt·In Fig. 3, a further embodiment of a propeller shaft section 1 is shown. Here, the yoke 9 is manufactured as a single part and is firmly connected to a deep-drawn profile cup 10 by Z ₀ B. welding. The profile cup 10 is provided with the corresponding profile toothing 7 on its outer surface and closed on its the shaft portion 2 facing the end or provided with a bore. Also in this embodiment, the outside diameter D to the inside diameter d BOYtIe is also the rotation diameter R in the ratio of the pig. 2 trained. In order to achieve the corresponding rigidity, here too the yoke 9 is closed, directed towards the axis of rotation 13.

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Gelenkwelle gezeigt, die im Prinzip der in Pig. 1 entspricht, mit dem Unterschied, daß der Gelenkwellenabschnitt 1 mit seinem Kreuzgelenk 3 eine Gelenkgabel 9 besitzt, die mit einem Anschlußteil 11 versehen ist, welches eine Innenverzalmung aufweist, die mit der die Profilverzahnung 7 enthaltenden Verbindungswelle 12 verbunden ist. Auch hier ist der Außendurchmesser D der Profilverzahnung 7,im VerhältnisIn Fig. 4, another embodiment of a propeller shaft is shown, which in principle the in Pig. 1 corresponds, with the difference that the articulated shaft section 1 with its universal joint 3 has a yoke 9, which is provided with a connection part 11 which has a Innenverzalmung which is connected to the profile toothing 7 containing connecting shaft 12. Again, the outer diameter D of the spline 7, in proportion

^und zum Innendurchmesser d der Hohlwelle 6/im entsprechenden Verhältnis zum Rotationsdurchmesser R der entsprechenden Gelenkgabel 9 angeordnet. Auch in' der Pig, 4- sind beide Gelenkgabeln 9 zur Drehachse 13 hin geschlossen ausgeführt, und durch das Anschlußteil 11 und die Hohlwelle 6, die beide als dünnwandige Ausführung hergestellt sind, entsteht eine sehr leichte Gesamtkonstruktion.^ and the inner diameter d of the hollow shaft 6 / arranged in the corresponding ratio to the rotational diameter R of the corresponding yoke 9. Also in 'the Pig, 4- are both joint yokes 9 executed closed to the rotation axis 13, and by the connecting part 11 and the hollow shaft 6, which are both made as a thin-walled design, creates a very light overall construction.

Claims

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Inventions claim

KreuzgelenkwelLe consisting of two universal joints and a connecting both Verbindungsv / eHe, wherein a toothed connection part is fixedly connected to a yoke of a universal joint and cooperates with a corresponding toothing having connecting part of the connecting shaft and non-rotatably, but axially displaceable to this is arranged and that the Is formed closed in its axis of rotation facing region, characterized in that the connecting part (11) and the connecting shaft (12) are hollow, wherein the profile toothing (7) having part a ratio of outer diameter (D) to the inner diameter clear ( d) of less than or equal to 1.2.

2. universal joint shaft according to item 1, characterized in that the ratio of rotational diameter (R) of the yoke (9) to the outer diameter (D) of the external toothing (7) having part is less than or equal to 1.7

3. universal joint shaft according to item 1, characterized in that the Profilverzahnuiig (7) having shaft (5) is designed as a profiled pin and integral with the yoke (9).

4. universal joint shaft according to item 1, characterized in that the profile toothing (7) having shaft (5) is made as a drawing or pressing part and with a yoke (9) is inextricably linked.

5. crosstalk shaft according to item 1, characterized in that the connecting shaft (12) with a Außenver-

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toothing aufv / eisenden hollow shaft (6) as Zie- or pressing member is permanently connected and in a corresponding internal toothing a with the Gelenlcgabel (9) connected to the connector part (11) is added ₀

Aete