DE10037866A1 - Flanschmitnehmer für ein Kardangelenk und Gelenkwelle - Google Patents
Flanschmitnehmer für ein Kardangelenk und GelenkwelleInfo
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Abstract
Die Erfindung betrifft einen Flanschmitnehmer für ein Kardangelenk mit zwei Gelenkgabelhälften. Jede Gelenkgabelhälfte umfaßt einen Fußteil und einen Lagerteil. Beide Gelenkgabelhälften sind im Bereich ihres Fußteiles formschlüssig miteinander unter Bildung eines Flanschteiles aus den einzelnen Fußteilen verbindbar. Die Fußteile der Gelenkgabelhälften weisen an ihrer zum Fußteil der jeweils anderen Gelenkgabelhälfte weisenden Koppelfläche im Bereich des Außenumfanges eine zueinander komplementäre Verzahnung auf, wobei die Verlängerung einer Flankenlinie der Verzahnung an der Koppelfläche oder bei einer Bogenverzahnung - die Verlängerung der Sekante durch die Endpunkte der Flankenlinie - einen Winkel zwischen > 0 Grad bis < 180 Grad mit einer Ebene bildet, welche durch die Zapfenachse des in einer Gelenkgabelhälfte gelagerten Zapfens und einer mit einer Rotationsachse der Gelenkgabel zusammenfallenden Gelenkgabelachse gebildet wird. An den zueinander weisenden Koppelflächen der Fußteile ist im Bereich der Gelenkgabelachse eine weitere zweite Verzahnung ausgebildet, die dadurch charakterisiert ist, daß die Verlängerungen der Flankenlinien oder bei Ausführung als Bogenverzahnung - die Verlängerung einer Sekante durch die Endpunkte einer Flankenlinie der zweiten Verzahnung - in einem Winkel zwischen einschließlich 70 Grad und 110 Grad zur Verlängerung einer Flankenlinie der ersten Verzahnung angeordnet sind.
Description
Die Erfindung betrifft einen Flanschmitnehmer für ein Kardangelenk einer
Gelenkwelle, umfassend zwei Gelenkgabelhälften, im einzelnen mit den
Merkmalen aus den Oberbegriffen Her Ansprüche 1 und 5; ferner eine
Gelenkwelle mit einem Flanschmitnehmer.
Ausführungsformen von Flanschmitnehmern in geteilter Form sind in einer
Vielzahl von Ausführungen bekannt. Stellvertretend wird auf die nachfolgend
genannten Druckschriften verwiesen:
- 1. EP 02 06 026 A1
- 2. DE 43 13 141 C2
Geteilt ausgeführte Gelenkgabeln ermöglichen die Gestaltung einteiliger und
formstabiler Lageraugen, die wie bei einer ungeteilten Gelenkgabel
Bestandteil des angrenzenden Gabelarmes bleiben, über den die
Kraftübertragung zum Lagerauge stattfindet. Auf diese Weise erfolgt keine
Unterbrechung des Kraftlusses an den spezifisch höchst beanspruchten
Stellen der Gelenkgabel. Die in der Symmetrieebene zwischen den
Lageraugen und der Gelenkgabel angeordnete Trennstelle liegt im Bereich
niedriger Beanspruchung, welcher keinerlei Einfluß auf die Kraftübertragung
besitzt. Diese Anordnungen bieten den Vorteil einer guten Einbettung der
Lagerung im Lagerauge und einer sehr leichten Montierbarkeit sowie einer
Erhöhung der Lagertragfähigkeit. Gleichzeitig bilden geteilt ausgeführte
Gelenkgabeln wesentliche Vorteile bei der Herstellung, Bearbeitung, dem
Transport und der Lagerung. Bei der in der EP 02 06 026 A1 beschriebenen
Ausführung weisen die Gelenkgabelhälften jeweils einen Flansch auf, der an
seiner, von der Zapfenkreuzachse weggerichteten Seite
Formschlußelemente aufweist, so daß mit der angetriebenen
beziehungsweise der anzutreibenden Welle eine formschlüssige Verbindung
eingegangen wird. Zusätzlich sind lösbare Verbindungen zwischen dem
Flansch und der jeweiligen Welle vorgesehen, beispielsweise mittels
Dehnschrauben. Die Trennflächen der Gelenkgabelhälften sind im
wesentlichen parallel zueinander angeordnet und weisen im mittleren
Bereich einander gegenüberstehende Keilnuten auf. In diesen Keilnuten sind
Keile viereckiger Form eingelassen. Diese dienen vor allem der
Verhinderung der Verschiebung der einzelnen Gelenkgabelhälften
gegeneinander parallel zur Zapfenachse des jeweils in der Gelenkgabel
gelagerten Zapfens. Eine Vermeidung der Relativbewegung der
Gelenkgabelhälften senkrecht zur Zapfenachse ist mit dieser Lösung nicht
realisierbar, auch können die Gelenkgabelhälften nicht gegeneinander
vorgespannt werden. Die Folge davon ist ein vor allem im Reversierbetrieb
auftretendes Abheben einzelner Bereiche der Gelenkgabelhälften unter dem
Einfluß der Umfangskraft. Das Abheben bewirkt auch eine Relativbewegung
der Formschlußelemente gegen die Aussparungen an der anschließenden
Welle, was wiederum zum Entstehen von Hohlräumen führt, in denen sich
Feuchtigkeit und Kriechwasser ansammeln kann. Die Folge sind
Korrosionserscheinungen, die durch die Mikrobewegungen der
Gelenkgabelhälften noch forciert werden.
Zur Lösung dieser Problematik schlägt die Lösung gemäß der DE 43 13 141 C2
eine Ausführung mit Hirth-Stirn-Verzahnung an der Flanschunterseite
sowie einer Verzahnung im Bereich der Trennflächen zur Realisierung einer
formschlüssigen Verbindung zwischen beiden Gelenkgabelhälften vor. Die
Verzahnung, welche vorzugsweise als gerade Stirnverzahnung mit schrägen
Flanken ausgeführt ist, ist derart gestaltet, daß bei Verlängerung der
Flankenlinie der Verzahnung oder bei gewählter Bogenverzahnung der
Sekante durch beide Endpunkte der Flankenlinie einen Winkel von < 0 Grad
bis < 180 Grad mit einer Ebene, die von der Gelenkgabelachse und der
Zapfenachse aufgespannt wird, bildet. Die Gelenkgabelachse liegt in der
Regel in der Symmetrieebene zwischen den beiden Gelenkgabelhälften und
steht senkrecht zur Zapfenachse des in dieser Gelenkgabel gelagerten
Zapfens. Unter Gelenkgabelachse wird dabei die Rotationsachse
verstanden, welche mit der Rotationsachse einer Gelenkwelle
zusammenfällt. Durch die Vorspannung der Flanken wird eine
Relativbewegung zwischen den Gelenkgabelhälften senkrecht zur
Zapfenachse nahezu ausgeschlossen. Allerdings wurden bei dieser
Ausführung nach längerer Betriebsdauer kleine Risse am Zahngrund
beobachtet. Insbesondere bei Ausführungen von Flanschmitnehmern mit
geschlossenem Gabelauge, das heißt integrierter Blindbohrung zur
Aufnahme der Lageranordnung für das Zapfenkreuz treten diese
Schädigungen im besonderen Maße auf.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Flanschmitnehmer
der eingangs genannten Art derart weiterzuentwickeln, daß
Relativbewegungen der Gelenkgabelhälften parallel zur Gelenkgabelachse
nahezu ausgeschlossen werden und gleichzeitig Beschädigungen der
einzelnen Elemente des Flanschmitnehmers, insbesondere an den
Gelenkgabelhälften vermieden werden. Der Flanschmitnehmer soll des
weiteren eine günstige Gestaltung zur Aufnahme der Lagerung und zur
Realisierung möglichst hoher Lagerkräfte aufweisen sowie durch eine
kostengünstige Fertigung unter effektiver Ausnutzung der vorhandenen
Kapazitäten und leichte Montierbarkeit charakterisiert sein.
Die erfindungsgemäße Lösung ist durch die Merkmale der Ansprüche 1 und
5 charakterisiert. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
Bei der ersten Lösung umfaßt der Flanschmitnehmer zwei zueinander
komplementäre Gelenkgabelhälften, die entlang einer zur Zapfenachse eines
von der Gelenkgabel gestützten Zapfens des Zapfenkreuzes im
wesentlichen senkrecht stehenden Koppelfläche zusammenstoßen. Unter
zueinander komplementären Gelenkgabelhälften ist zu verstehen, daß diese
sich zu einer Baueinheit - der Gelenkgabel, welche in Funktion der
Kopplung mit einem Wellenstrang als Flanschmitnehmer fungiert - ergänzen
können. Jede Gelenkgabelhälfte umfaßt einen Fußteil und einen Lagerteil.
Beide Gelenkgabelhälften sind im Bereich ihres Fußteiles formschlüssig
miteinander unter Bildung eines Flanschteiles aus den einzelnen Fußteilen
verbindbar. Die Fußteile der Gelenkgabelhälften weisen an ihrer zum Fußteil
der jeweils anderen Gelenkgabelhälfte weisenden Koppelfläche im Bereich
des Außenumfanges eine zueinander komplementäre erste Verzahnung auf,
wobei die Verlängerung einer Flankenlinie der Verzahnung an der
Koppelfläche oder einer Mehrzahl von Flankenlinien oder - bei Ausführung
der Verzahnung in Form einer Bogenverzahnung - die Verlängerung der
Sekante durch die Endpunkte einer Flankenlinie bzw. die Verlängerungen
einer Vielzahl von Sekanten einen Winkel zwischen < 0 Grad bis < 180 Grad
mit einer Ebene bilden, welche durch die Zapfenachse des in einer
Gelenkgabelhälfte gelagerten Zapfens und einer mit einer Rotationsachse
der Gelenkgabel zusammenfallenden Gelenkgabelachse gebildet wird. Diese
erste Verzahnung ist demzufolge derart ausgerichtet, daß diese jede Lage
gegenüber der Gelenkgabelachse einnehmen kann, ausgenommen jedoch
der parallelen Lage zur Gelenkgabelachse. Im wesentlichen können zwei
Fälle unterschieden werden:
- 1. Die Flankenlinien der Verzahnung bzw. deren Verlängerung oder bei Ausführung als Bogenverzahnung die Sekanten durch die Endpunkte der Flankenlinien bzw. deren Verlängerungen verlaufen geneigt zu einer Ebene, die von der Gelenkgabelachse und einer Zapfenachse eines in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens gebildet wird.
- 2. Die Flankenlinien der Verzahnung bzw. deren Verlängerung oder bei Ausführung als Bogenverzahnung die Sekanten durch die Endpunkte der Flankenlinien bzw. deren Verlängerungen sind parallel zu dieser von der Gelenkgabelachse und des in der Zapfenachse des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens gebildeten Ebene, ausgenommen jedoch ist auch hier der parallele Verlauf der ersten Verzahnung zur Gelenkgabelachse.
In beiden Fällen schneiden bei Projizierung der Flankenlinien oder der
Tangenten an die Flankenlinien und der Gelenkgabelachse in eine
gemeinsame Ebene die Flankenlinie bzw. deren Verlängerung oder die
Tangenten die Gelenkgabelachse einmal.
Erfindungsgemäß ist die erste Verzahnung nur im radial außen liegenden
Bereich der Koppelfläche bezogen auf die Gelenkgabelachse angeordnet
und es ist zusätzlich eine weitere zweite Verzahnung in den stärker
beanspruchten Bereichen der Gelenkgabelhälften vorgesehen, die dadurch
charakterisiert ist, daß die Verlängerungen einer oder mehrerer Flankenlinien
der zweiten Verzahnung oder - bei Ausführung als Bogenverzahnung - die
Verlängerungen einer Sekante durch die Endpunkte einer Flankenlinie der
zweiten Verzahnung in einem Winkel zwischen einschließlich 70 Grad und
110 Grad zur Verlängerung einer Flankenlinie der ersten Verzahnung oder
bei Bogenverzahnung zur Verlängerung einer Sekante durch die Endpunkte
einer Flankenlinie der ersten Verzahnung angeordnet sind. Vorzugsweise
sind die Verlängerungen der Flankenlinien der zweiten Verzahnung bzw. bei
Bogenverzahnung der Sekanten durch die Endpunkte der Flankenlinie im
wesentlichen senkrecht zu den Flankenlinien der ersten Verzahnung bzw.
den Sekanten ausgerichtet. Ferner sind Mittel zur Verspannung der beiden
Gelenkgabelhälften gegeneinander vorgesehen.
Durch das Vorsehen zweier, in einem Winkel zueinander ausgerichteter
Verzahnungen an der Koppelfläche der beiden Gelenkgabelhälften, wird
eine formschlüssige und in axialer Richtung in Einbaulage in einem
Wellenstrang, insbesondere einer Gelenkwelle betrachtet, selbstzentrierende
Verbindung zwischen den Gelenkgabelhälften geschaffen, mittels welcher
auch sehr hohe Kräfte ohne Beschädigungen der Einzelverzahnungen
kompensiert werden können. Dies bedeutet, daß eine Bewegung im
wesentlichen parallel zu einer Ebene, welche durch die Gelenkgabelachse
und die senkrecht zur Zapfenachse des in der Gelenkgabel gelagerten
Zapfens ausgerichtete Zapfenachse der anderen Zapfen eines
Zapfenkreuzes gebildet wird, nahezu ausgeschlossen ist. Durch die
Vorspannung der Flanken wird eine Relativbewegung zwischen den
Gelenkgabelhälften senkrecht zur Zapfenachse, d. h. in Richtung der
Gelenkgabelachse ausgeschlossen. Durch die formschlüssige Verbindung
an den Koppelflächen der Gelenkgabelhälften werden die einander in einer
Hälfte des Anschlußteiles gegenüberliegenden Zug- und
Druckbeanspruchungen im Anschlußteil gegeneinander ausgeglichen, d. h.
über den gesamten Querschnitt des Anschlußteiles wird eine gleiche
Lastverteilung erreicht. Mikrobewegungen in der Kopplung zwischen dem
Anschlußteil und dem Flanschmitnehmer in der Verbindung mit der
anschließenden Welle werden vermieden und damit auch das Entstehen von
Hohlräumen, in denen sich Kriechwasser u. ä. ansammeln könnte. Die durch
die Relativbewegung bedingte zusätzliche mechanische Beanspruchung, die
zu einer Forcierung des Korrosionseffektes an den Kontaktstellen führt, wird
damit ebenfalls ausgeschlossen.
Die Ausführung der ersten Verzahnung kann beispielsweise als
Stirnverzahnung oder Bogenverzahnung erfolgen. Dies gilt in Analogie auch
für die zweite Verzahnung. Vorzugsweise ist die zweite Verzahnung als
gerade Stirnverzahnung mit einem Flankenwinkel zwischen einschließlich 10
und 60 Grad ausgeführt.
Bezüglich der Auslegung der zweiten Verzahnung an den Koppelflächen
wird vorzugsweise eine Verzahnung mit einer Teilung im Bereich von
einschließlich 8 bis einschließlich 20 bezogen auf den Rotationsdurchmesser
eines mit dem Flanschmitnehmer gekoppelten Wellenstranges zwischen
einschließlich 500 bis 1000 cm gewählt, um ein möglichst gutes Tragbild zu
erhalten.
Vorzugsweise sind beide Gelenkgabelhälften im wesentlichen symmetrisch
aufgebaut. In diesem Fall ist die Koppelfläche einer jeden Gelenkgabelhälfte
durch eine Ebene beschreibbar. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit
einer unsymmetrischen Gestaltung der Fußteile beider Gelenkgabelhälften,
d. h. die Koppelfläche besteht aus Teilflächen, welche in unterschiedlichen
Ebenen angeordnet sind. In diesem Fall kann beispielsweise eine der
beiden Gelenkgabelhälften eine Aussparung aufweisen, während die andere
Gelenkgabelhälfte die dazu komplementäre Überlappung besitzt, wodurch
die Lage beider Gelenkgabelhälften zueinander genau definiert ist. Die
Verzahnungen können dann in den von den Überlappungen und
Ausnehmungen gebildeten Bereichen der Koppelfläche angeordnet sein.
Aufgrund der an der von der Zapfenachse weggerichteten Flanschunterseite
angebrachten Mittel zur kraft- und/oder formschlüssigen Verbindung zum
Zwecke der Drehmomentenübertragung und Zentrierung mit dazu
komplementär ausgeführten Mitteln an den Anschlußelementen, welche
vorzugsweise als Hirth-Stirnverzahnung, deren Flankenlinien sich bezogen
auf die Gelenkgabelachse in radialer Richtung erstrecken, ausgeführt sind
und zusätzlichen Schraubverbindungen zwischen Flanschmitnehmer und
Anschlußteil wird mit der anschließenden Welle bzw. dem Anschlußteil
zusätzlich eine selbstzentrierende und kraftschlüssige Verbindung
eingegangen. Diese verhindert die Relativbewegung der Gelenkgabelhälften
gegeneinander parallel zur Zapfenachse des in dieser Gelenkgabel
gelagerten Zapfens bzw. senkrecht zur Gelenkgabelachse.
Vorzugsweise liegt die Gelenkgabelachse in der Symmetrieebene zwischen
den beiden Gelenkgabelhälften und steht senkrecht zur Zapfenachse des in
dieser Gelenkgabel gelagerten Zapfens. Die Symmetrie der beiden
Gelenkgabelhälften ist fertigungstechnisch sehr leicht zu realisieren, jedoch
nicht zwingend. Vorzugsweise ist die Verzahnung derart ausgeführt, daß die
Flankenlinien bzw. deren Verlängerung bei Projizierung in eine Ebene mit
der Gelenkgabelachse senkrecht zur Gelenkgabelachse verlaufen und
senkrecht zu einer Ebene, die von der Gelenkgabelachse und einer
Zapfenachse eines in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens gebildet wird.
Vorzugsweise wird man die Verzahnung an den Trennflächen in der
gleichen Verzahnungsgröße wie die Hirthstirnverzahnung an der Unterseite
des Flanschmitnehmers vorsehen. Damit wird die Möglichkeit geschaffen,
bereits vorhandene Werkzeuge effektiver ausnutzen zu können.
Die zur Lösung der Aufgabe zweite Möglichkeit besteht darin, vor der
Teilung des Flanschmitnehmers in den gering beanspruchten Bereichen der
Fußteile ein Segment herauszutrennen, und an den einander
komplementären Trennflächen von Segment und Gelenkgabelhälften eine
entsprechende erste Verzahnung, wie bereits beschrieben, vorzusehen. Die
Anordnung der zweiten Verzahnung erfolgt analog.
Die erfindungsgemäße Lösung soll nachfolgend anhand von Figuren
erläutert werden. Es zeigen:
Fig. 1a eine Ausführung zweier Gelenkgabelhälften eines
erfindungsgemäen Flanschmitnehmers in Kavalierperspektive
mit gerader Stirnverzahnung;
Fig. 1b eine Ausführung eines Flanschmitnehmers im montierten
Zustand aus zwei erfindungsgemäß gestalteten
Gelenkgabelhälften;
Fig. 2 den Einfluß der Umfangskraft auf die Gelenkgabelhälften
(nichtmaßstäblich und zur Verdeutlichung stark überzeichnet)
einer gemäß dem Stand der Technik ausgeführten
Gelenkgabel in verschiedenen Ansichten;
Fig. 3 eine weitere erfindungsgemäße Ausgestaltung einer
Gelenkgabelhälfte eines Flanschmitnehmers;
Fig. 4 eine Ausgestaltung einer Gelenkgabelhälfte mit einer
Bogenverzahnung an der Koppelfläche im Bereich des
Außenumfanges des Fußteiles;
Fig. 5 einen erfindungsgemäßen Flanschmitnehmer mit
Segmentteilen.
Die Fig. 2 verdeutlicht stark übertrieben gemäß dem Stand der Technik in
einer Ansicht von vorn auf einen in Form einer Gelenkgabel ausgebildeten
Flanschmitnehmer 1.2 die Wirkung der Umfangskraft FU, welche bei der
Übertragung eines Drehmomentes an den im Flanschmitnehmer 1.2
gelagerten Zapfen 2.2 und 3.2 angreift, auf die zwei Gelenkgabelhälften
4.2.1 und 4.2.2 des Flanschmitnehmers. Beide Gelenkgabelhälften 4.2.1 und
4.2.2 umfassen jeweils einen Fußteil 5.2.1 beziehungsweise 5.2.2 und einen
Lagerteil 6.2.1 beziehungsweise 6.2.2 zur Lagerung der Zapfen 2.2
beziehungsweise 3.2 eines Zapfenkreuzes 7.2. Beide Gelenkgabelhälften
4.2.1 und 4.2.2 sind im Bereich ihres Fußteiles formschlüssig miteinander
unter Bildung eines Flanschteiles 8.2 verbunden. Der Formschluß wird durch
die entsprechende Ausgestaltung der zueinander weisenden und hier nur
zum Teil dargestellten Koppelflächen 9.2.1 und 9.2.2 an den Fußteilen 5.2.1
beziehungsweise 5.2.2 realisiert. Dazu weisen die einzelnen Fußteile, der
Fußteil 5.2.1 der ersten Gelenkgabelhälfte 4.2.1 und 5.2.2 der zweiten
Gelenkgabelhälfte 4.2.2 an ihrer zum Fußteil der jeweils anderen
Gelenkgabelhälfte 4.2.2 beziehungsweise 4.2.1 weisenden Koppelfläche
9.2.2 beziehungsweise 9.2.1 im Bereich des jeweiligen Außenumfanges
10.2.1 beziehungsweise 10.2.2 eine zueinander komplementäre Verzahnung,
umfassend die Teilverzahnungen 11.2.1b und hier nicht dargestellt 11.2.1a
beziehungsweise 11.2.2a und 11.2.2b auf. Diese Verzahnungen 11.2.1a und
11.2.1b beziehungsweise die dazu komplementären Verzahnungen 11.2.2a
und 11.2.2b erstrecken sich jeweils vom Außenumfang 10.2.1
beziehungsweise 10.2.2 der einzelnen Gelenkgabelhälfte in Richtung zur
Gelenkgabelachse (G), unter welcher die Rotationsachse des
Flanschmitnehmers 1.2 verstanden wird. Die Erstreckung erfolgt dabei
jeweils über einen Teilbereich der Koppelflächen 9.2.1 beziehungsweise
9.2.2. Die Verzahnungen 11.2.1a beziehungsweise 11.2.1b und 11.2.2a
beziehungsweise 11.2.2b sind bei Ausbildung als Stirnverzahnung derart
ausgeführt, daß die Verlängerung einer Flankenlinie der Verzahnung oder
bei Ausbildung als Bogenverzahnung - die Verlängerung der Sekante durch
die Endpunkte der Flankenlinie eines Verzahnungselementes der
Verzahnung - einen Winkel von größer als 0 Grad bis kleiner 180 Grad mit
einer Ebene, welche durch die Zapfenachse 21 des in einer
Gelenkgabelhälfte 4.2.1 gelagerten Zapfens 2.2 und einer mit einer
Rotationsachse des Flanschmitnehmers 1.2. zusammenfallenden
Gelenkgabelachse (G) gebildet wird, einnimmt. Der Flanschmitnehmer 1.2,
insbesondere die beiden Gelenkgabelhälten 4.2.1 und 4.2.2 weisen an der
vom Lagerteil 6.2.1 beziehungsweise 6.2.2 abgewandten Stirnseite 12.2.1
beziehungsweise 12.2.2 Mittel 13.2.1 beziehungsweise 13.2.2 zur
Realisierung einer form- und/oder kraftschlüssigen Verbindung zur
Realisierung der Drehmomentübertragung und Zentrierung des
Flanschmitnehmers 1.2 in der Verbindungsebene mit einem
Anschlußelement, insbesondere in Form eines Wellenstranges 16.2 auf. Die
Mittel umfassen dabei eine auf der von den Lagerteilen 6.2.1
beziehungsweise 6.2.2 weggerichteten Stirnseite 12.2.1 beziehungsweise
12.2.2 unter Bildung der Gesamtstirnseite 12.2 des Flanschmitnehmers 1.2
angebrachte, axial ausgerichtete und radial an der Flanschunterseite
angeordnete Hirth-Stirn-Verzahnung 14.2. Unter Hirth-Stirn-Verzahnung wird
dabei eine Verzahnung verstanden, bei welcher die geometrischen Linien
der einzelnen Verzahnungselemente sich in einem gemeinsamen Punkt M
treffen. Dabei differiert die Verzahnungshöhe vom Mittelpunkt M aus
betrachtet, welcher auf der Gelenkgabelachse G liegt bis zum Außenumfang
10.2.1 beziehungsweise 10.2.2 der einzelnen Fußteile 5.2.1 beziehungsweise
5.2.2 des Flanschmitnehmers 1.2. Die Sicherung in axialer Richtung erfolgt
über Schraubverbindungen 15.2, hier 15.2.1, 15.2.2 beziehungsweise 15.2.3,
15.2.4 an der gegenüberliegenden Gelenkgabelhälfte zwischen dem
Flanschmitnehmer 1.2 und dem entsprechenden Anschlußelement in Form
eines Wellenstranges 16.2. An dessen zum Flanschmitnehmer 1.2
ausgerichteten Stirnseite 17.2 ist eine zur Hirth-Stirn-Verzahnung 14.2 an der
Stirnseite 12.2.1 beziehungsweise 12.2.2 des Flanschmitnehmers 1.2
komplementär ausgeführte Hirth-Stirn-Verzahnung angeordnet. Die beiden
komplementär zueinander ausgeführten Hirth-Stirn-Verzahnungen 14.2 an
der Flanschunterseite 12.2 des Flanschmitnehmers 1.2 und der zum
Flanschmitnehmer 1.2 ausgerichteten Stirnseite 17.2 des Anschlußelementes
in Form des Wellenstranges 16.2 bilden bei entsprechender Vorspannung
über die Schraubverbindungen 15.2 eine selbst zentrierende Verbindung.
Eine aufgrund des zu übertragenden Drehmomentes an der Gelenkgabel
angreifende Umfangskraft FU bewirkt im Zusammenhang mit einer hier nicht
dargestellten Verformung der Gelenkgabelhälften eine entsprechende
Kraftwirkung auf die Flanken der Verzahnungen 11.2.1a beziehungsweise
11.2.1b und 11.2.2a beziehungsweise 11.2.2b, welche bei entsprechender
Höhe der Kraft zu Beschädigungen und einem Ausfressen im Bereich
einzelner Verzahnungselemente der Verzahnungen führt. Die Wirkung der
Umfangskraft FU führt des weiteren zu unterschiedlich gerichteten Kräften,
die an den einzelnen Schraubverbindungen 15.2.1, 15.2.2, 15.2.3, 15.2.4
wirksam werden und damit zu unterschiedlichen Beanspruchungen der
Verbindung zwischen dem Flanschmitnehmer 1.2 und dem Anschlußelement
in Form des Wellenstranges 16.2. Diese können bei Auftreten von größeren
Beschädigungen an den Verzahnungen 11.2.1 beziehungsweise 11.2.1 und
11.2.2 beziehungsweise 11.2.2 zu einem Spiel zwischen den beiden
Verzahnungen und zu Microrelativbewegungen zwischen den Verzahnungen
an der Flanschunterseite, das heißt an den von den Lagerteilen 6.2.1 und
6.2.2 weggerichteten Stirnflächen 12.2.1 beziehungsweise 12.2.2 der
Fußteile 5.2.1 beziehungsweise 5.2.2 und an der zum Flanschmitnehmer 1.2
ausgerichteten Stirnseite 17.2 führen. Diese Relativbewegungen bedingen
das Entstehen beziehungsweise Vergrößern kleinerer Hohlräume zwischen
den Flanken der ineinander greifenden Zähne, das heißt der einzelnen
Verzahnungselemente der an den Koppelflächen 9.2.1 beziehungsweise
9.2.2 zueinander komplementär ausgeführten Verzahnungen 11.2.1, 11.2.1
beziehungsweise 11.2.2 beziehungsweise 11.2.2 und der zueinander
komplementären Verzahnungen am Wellenstrang 16.2 und der Unterseite
des Flanschmitnehmers 1.2, welche von den einzelnen Stirnseiten 12.2.1
beziehungsweise 12.2.2 der Fußteile 5.2.1 beziehungsweise 5.2.2 der
Gelenkgabelhälften 4.2.1 beziehungsweise 4.2.2 unter Bildung der
Gesamtstirnfläche 12.2, gebildet wird. In diesen Hohlräumen besteht die
Möglichkeit der Ansammlung von Feuchtigkeit und Kriechwasser, welche
wiederum zu Korrosion führen kann. Der Korrosionseffekt wird durch die
Bewegung an den Kontaktstellen der einzelnen Verzahnungen miteinander
noch zusätzlich verstärkt.
Im hier dargestellten Beispiel bewirkt die Umfangskraft FU in der
Gelenkgabelhälfte 4.2.1 ein Moment M, das sich im Wirken einer Kraft FA an
der Schraubverbindung 15.2.1, die der Vorspannkraft der Schrauben
gleichgerichtet ist, und einer Kraft FB an der Schraubverbindung 15.2.2, die
der Vorspannkraft entgegengerichtet ist, äußert. Die Schraubverbindung
15.2.1 wird auf Zug beansprucht. Die Zugkraft addiert sich hier zur
Vorspannkraft. Gleichzeitig wird das Anschlußteil im Bereich der
Schraubverbindung ebenfalls zur Beanspruchung hin ausgesetzt. Die
Schraubverbindung 15.2.2 wird entlastet, da die Kraft FB als Druckkraft
wirksam wird und der Vorspannkraft entgegengerichtet ist. Im Bereich der
Schraubverbindung 15.2.2 wird das Anschlußteil, das heißt der Wellenstrang
16.2 und die dort vorherrschende Hirth-Stirn-Verzahnung auf Druck
beansprucht. Die Verzahnung auf der Seite der Schraubverbindung 15.2.2
ist entlastet, das heißt, diese Hälfte der Gelenkgabelhälfte 4.2.1 fungiert als
Passivseite; die Verzahnung im Bereich der Schraubverbindung 15.2.1 wird
belastet, weshalb diese Seite der Gelenkgabelhälfte 4.2.1 als Aktivseite
bezeichnet wird. Analog dazu verhalten sich die Kräfte FA' und FB' an der
gegenüberliegenden komplementären Gelenkgabelhälfte 4.2.2. Es stehen
sich jedoch immer an den zueinanderweisenden Teilen der
Gelenkgabelhälften Zug- und Rückbeanspruchung gegenüber.
Bei gleichbleibender Betriebsart, das heißt ohne Reversierbetrieb, findet kein
Wechsel zwischen Passiv- und Aktivseite statt. Das bedeutet, daß die
einzelnen Seiten der Gelenkgabelhälften 4.2.1 und 4.2.2 immer der gleichen
Beanspruchung ausgesetzt sind, damit immer die gleichen Bereiche des
Anschlußteiles in Form des Wellenstranges 16.2 Zug- beziehungsweise
Druckbeanspruchungen ausgesetzt werden, was die Beanspruchungen der
Koppelverzahnungen ebenfalls noch verstärkt.
Die Fig. 1 verdeutlicht in einer Perspektivansicht zwei einen
erfindungsgemäß gestalteten Flanschmitnehmer 1 bildende
Gelenkgabelhälften 4a und 4b. Diese umfassen jeweils einen Fußteil 5a und
5b und einen Lagerteil 6a und 6b zur Aufnahme der Lageranordnung des in
der auf beiden Gelenkgabelhälften 4a und 4b gebildeten Gelenkgabel
beziehungsweise Flanschmitnehmer gelagerten Zapfens eines
Zapfenkreuzes. Der Fußteil 5a beziehungsweise 5b einer Gelenkgabelhälfte
4a beziehungsweise 4b kann vielgestaltig ausgeführt sein. Denkbar sind
Ausführungen mit gleichmäßigem Übergang zwischen dem Lagerteil 6a
beziehungsweise 6b zum Fußteil und Ausführung des Fußteils 5a
beziehungsweise 5b mit unveränderlichen Querschnittsabmaßen. Im
dargestellten Fall ist der Fußteil 5a beziehungsweise 5b in Bereiche
unterschiedlicher Querschnittsabmessungen unterteilt. Der Bereich der
größten Abmessung bildet dabei auch die einzelnen, die Stirnseite 12
bildenden Stirnseiten 12a beziehungsweise 12b, welche vom jeweiligen
Lagerteil weggerichtet sind und die die zur Drehmomentübertragung
erforderliche Hirth-Stirn-Verzahnung 14a beziehungsweise 14b tragen. Im
Bereich des Außenumfanges 10a beziehungsweise 10b des Fußteiles 5a
beziehungsweise 5b ist an den jeweils zueinander weisenden Koppelflächen
9a beziehungsweise 9b eine komplementär zur Verzahnung an der jeweils
anderen Gelenkgabelhälfte 4a beziehungsweise 4b ausgerichtete erste
Verzahnung 11a beziehungsweise 11b angeordnet. Die weist zwei
Teilverzahnungen 11.1a, 11.1b beziehungsweise 11.2a, 11.2b auf. Die
einzelnen Teilverzahnungen 11.1a und 11.1b beziehungsweise 11.2a und
11.2b erstrecken sich dabei vom Bereich des Außenumfanges 10a
beziehungsweise 10b des Fußteiles 5a beziehungsweise 5b in Richtung der
in Einbaulage mit der Rotationsachse der Gelenkgabel, das heißt des
Flanschmitnehmers 1 zusammenfallenden Gelenkgabelachse G über jeweils
einen Teilbereich 18.1a beziehungsweise 18.1b der Koppelfläche 9a und
18.2a beziehungsweise 18.2b der Koppelfläche 9b. Die einzelnen
Verzahnungen 11.1a, 11.1b, 11.2a, 11.2b sind im dargestellten Fall als
gerade Stirnverzahnung ausgeführt, deren verlängerte Flankenlinien, hier
stellvertretend die Flankenlinien 19 im wesentlichen senkrecht zu einer
Ebene, welche von der Zapfenachse 21 des in der Gelenkgabelhälfte, hier
der Gelenkgabelhälfte 4a gelagerten Zapfens und der Gelenkgabelachse G
gebildet wird, verlaufen. Denkbar ist jedoch auch ein Winkelbereich für den
Winkel α von < 0 Grad bis < 180 Grad zwischen der Verlängerung der
Flankenlinie 19 einer Verzahnung mit der Ebene E1, welche von der
Zapfenachse 21 und der Gelenkgabelachse G aufgespannt wird. Bei der
hier nicht dargestellten Ausführung als Bogenverzahnung ist die Ausrichtung
der Verzahnung durch die Verlängerung der Sekante durch die Endpunkte
der einzelnen Flankenlinie beschreibbar. Diese bildet ebenfalls einen Winkel
von < 0 Grad bis < 180 Grad mit der Ebene E1, welche durch die
Zapfenachse Z1 des in der Gelenkgabelhälfte 4a gelagerten Zapfens Z1 und
einer mit der Rotationsachse der Gelenkgabel, das heißt des
Flanschmitnehmers 1 zusammenfallenden Gelenkgabelachse G gebildet
wird. Erfindungsgemäß ist des weiteren vorgesehen, im Bereich der
Gelenkgabelachse G an der Koppelfläche 9a beziehungsweise 9b
beziehungsweise bei nicht Verlaufen der Gelenkgabelachse G durch die
Koppelfläche 9a beziehungsweise 9b, das heißt im Falle paralleler
Anordnung zwischen Gelenkgabelachse G und wenigstens eines
Teilbereiches der Koppelfläche 9a beziehungsweise 9b bei Projizierung in
eine gemeinsame Ebene ist eine zweite Verzahnung 20a beziehungsweise
20b vorgesehen, deren Flankenlinien beziehungsweise Verlängerung der
einzelnen Flankenlinien, hier stellvertretend der Flankenlinie 21 bei
Ausbildung als gerade Stirnverzahnung einen Winkel β zur Verlängerung der
Flankenlinie 19 der einen Teilverzahnung, hier der ersten Teilverzahnung
11.1a der ersten Verzahnung im Bereich zwischen einschließlich 70 und 110 Grad
einnimmt, während die Flankenlinie an die jeweilige zweite
Teilverzahnung, hier 11.1b, einen Winkel von 110 Grad bis 69 Grad
einnimmt. Vorzugsweise wird eine senkrechte Ausrichtung der Flankenlinie
21 der Verzahnung 20a beziehungsweise der entsprechenden Flankenlinie
der Verzahnung 20b zu den Flankenlinien der Verzahnung 11.2b
beziehungsweise 11.2a gewählt.
Vorzugsweise erfolgt die Anordnung der Verzahnung 20a beziehungsweise
20b im Bereich der Gelenkgabelachse G, das heißt im Mittenbereich der
Koppelfläche 9a beziehungsweise 9b. Die Erstreckung der Verzahnung kann
dabei bis in den Endbereich der vorzugsweise im wesentlichen senkrecht zu
dieser ausgerichteten Verzahnungen 11.1a beziehungsweise 11.1b und für
die Gelenkgabelhälfte 4b 11.2a beziehungsweise 11.2b erfolgen.
Vorzugsweise wird jedoch ein Abstand d zwischen den zueinander in einem
bestimmten Winkel ausgerichteten Verzahnungen vorgesehen. Vorzugsweise
wird bei einer Ausführung gemäß der Fig. 1a der Abstand d beidseitig
zwischen Verzahnung 20a und den im Bereich des Außenumfanges 10a des
Fußteiles 5a angeordneten Verzahnungen 11.1a und 11.1b gleich gewählt.
Denkbar sind jedoch auch hier nicht dargestellt unsymmetrische
Ausführungen.
Die durch den Abstand d beschreibbaren Zwischenbereiche an den
Koppelflächen 9a beziehungsweise 9b beschreiben somit Teilflächen, im
dargestellten Fall 22.1a und 22.1b für die Gelenkgabelhälfte 4a und 22.2a
beziehungsweise 22.2b für die Gelenkgabelhälfte 4b, welche frei von einer
Verzahnung sind. In diesen Bereichen werden vorzugsweise die Mittel 23 zur
Verspannung der beiden Gelenkgabelhälften angeordnet. Die Verspannung
erfolgt in der Regel mittels Schraubverbindungen oder anderer
verspannbarer Befestigungselemente. In der entsprechenden
Gelenkgabelhälfte 4a beziehungsweise 4b sind dazu Durchgangsöffnungen
24.1a, 24.1b, 24.2a und 24.2b vorgesehen. Durch die komplementären
Ausführungen der einzelnen im Außenbereich der Fußteile 5a
beziehungsweise 5b angeordneten Verzahnungen 11.1a, 11.1b
beziehungsweise 11.2a, 11.2b und der im Bereich der Gelenkgabelachse
zwischen diesen beiden Teilverzahnungen angeordneten weiteren zweiten
Verzahnung 20a beziehungsweise 20b wird eine formschlüssige Verbindung
zwischen den beiden Gelenkgabelhälften 4a und 4b ermöglicht, welche eine
Relativbewegung der beiden Gelenkgabelhälften 4a und 4b zueinander
parallel zu einer Ebene, welche durch die Gelenkgabelachse G und einer
Senkrechten zur Zapfenachse 21 des in der Gelenkgabelhälfte 4a
beziehungsweise 4b gelagerten Zapfens, welche mit der Zapfenachse der
senkrecht zu diesen Zapfen angeordneten Zapfen zusammenfällt,
vermieden. Die einzelnen Gelenkgbelhälften erfahren selbst bei
Beschädigung der Verzahnungen 11.1a, 11.1b beziehungsweise 11.2a,
11.2b im Außenbereich des Fußteiles 5a beziehungsweise 5b eine
Selbstzentrierung, da der Formschluß in der Koppelebene im wesentlichen
in zwei Richtungen erfolgt. Die Verspannung der beiden Gelenkgabelhälften
4a und 4b gegeneinander, welche mit entsprechenden Mitteln 23 erfolgt,
welche beispielsweise als Befestigungselemente ausgeführt sind, wird auf
die beschriebene Art und Weise sehr einfach realisiert. Bei den
Befestigungselementen kann es sich dabei um Spannbolzen oder aber auch
Schraubverbindungen handeln, wobei in diesem Fall die
Durchgangsöffnungen an einer der Gelenkgabelhälften 4a oder 4b mit
einem entsprechenden Gewinde versehen sein muß. Die konkrete
Ausführung der Mittel zur Verspannung 23 liegt dabei im Ermessen des
zuständigen Fachmannes, des weiteren deren Anordnung. Vorzugsweise
werden diese jedoch im Bereich geringster Beanspruchung des gesamten
Flanschmitnehmers 1 angeordnet. Dieser Bereich entspricht dem Bereich
des Fußteiles 5a beziehungsweise 5b, welcher im wesentlichen im Bereich
der Gelenkgabelachse G liegt.
Die Fig. 1b verdeutlicht anhand einer Seitenansicht den erfindungsgemäß
gestalteten Flanschmitnehmer 1 im montierten Zustand, das heißt in
Einbaulage. Zu erkennen ist ferner der Wellenstrang 16, welcher mit dem
Flanschmitnehmer 1 gekoppelt ist.
Die Fig. 3 verdeutlicht anhand einer Ansicht auf eine Gelenkgabelhälfte 4.3
in perspektivischer Darstellung eine weitere Ausgestaltung der Ausführung
der zweiten Verzahnung an der Koppelfläche 9.3 der Gelenkgabelhälfte 4.3.
Der Grundaufbau der Gelenkgabelhälfte aus Lagerteil 6.3 und Fußteil 5.3
entspricht im wesentlichen den in den Fig. 1a beschriebenen, weshalb
für gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen verwendet werden.
Lediglich unterschiedlich ist die Ausführung der zweiten Verzahnung, hier
mit 20.3a bezeichnet. Die zweite Verzahnung 20.3a ist hier in zwei
Teilverzahnungen 25a und 25b unterteilt. Die beiden Teilverzahnungen sind
im Bereich der Gelenkachse G an der Kopffläche 9.3 angeordnet, im
dargestellten Fall jeweils in einem Abstand e1 und e2 von der Gelenkachse
G beziehungsweise bei Projizierung der Gelenkachse G in die Koppelfläche
9.3 von der projizierten Gelenkgabelachse G'. Auch hier besteht theoretisch
die Möglichkeit, daß die beiden Teilverzahnungen 25a und 25b sich bis in
den Bereich der ersten Verzahnung 11.3.1 beziehungsweise 11.3.2
erstrecken. Vorzugsweise ist jedoch zwischen beiden in radialer Richtung
zur Gelenkgabelachse G hin betrachtet ein Bereich vorgesehen, welcher frei
von einer Verzahnung ist. Dies ist insbesondere für die Fertigung der
einzelnen Verzahnungselemente von Vorteil. Des weiteren sind auch hier
Mittel 23.3 zur Realisierung einer Verspannung zwischen der dargestellten
Gelenkgabelhälfte 4.3 und einer hier im einzelnen nicht dargestellten, jedoch
an der Koppelfläche mit komplementären Verzahnungen - erster Verzahnung
und zweiter Verzahnung ausgeführten Gelenkgabelhälfte vorgesehen. Die
Gelenkgabelhälfte 4.3 enthält dazu mindestens eine Durchgangsöffnung
23.3, welche der Führung von Verspannmitteln dient. Auch hier sind beide
Verzahnungen - erste Verzahnung 11.3.1, 11.3.2 und zweite Verzahnung
20.3a als gerade Stirnverzahnungen ausgeführt. Die Flankenlinien
beziehungsweise deren Verlängerungen verlaufen im wesentlichen senkrecht
zueinander. Dargestellt ist es für ein Verzahnungselement anhand einer
Flankenlinie 19.3 an der ersten Teilverzahnung 11.3.1 der ersten Verzahnung
und der Flankenlinie 21.3 an einem Verzahnungselement der zweiten
Verzahnung 20.3a, insbesondere der ersten Teilverzahnung 25a der zweiten
Verzahnung 20.3a. Der Winkel zwischen beiden Flankenlinien ist mit β3
angegeben. Auch hier versteht sich, daß die Flankenlinien der ersten
Verzahnung in einem Bereich von < 0 bis < 180 Grad zu einer Ebene,
welche durch die Gelenkgabelachse und die Zapfenachse Z1 des in der
Gelenkgabel gelagerten Zapfens, welche mit der Achse der Lagerbohrung
26 zusammenfällt, verläuft. Das heißt, die Zapfenachse Z1 entspricht dabei
der Achse durch die Lagerbohrung A1.
Die Fig. 4 verdeutlicht für eine weitere Ausführung eines erfindungsgemäß
gestalteten Flanschmitnehmers den Aufbau einer erforderlichen
Gelenkgabelhälfte 4.4. Die Ausbildung der ersten Verzahnung, hier 11.4.1a
und 11.4.1b in Form einer Bogenverzahnung. Die Flankenlinie für die erste
Verzahnung ist hier mit 19.4 an einem Verzahnungselement dargestellt. Die
Winkelangabe bezüglich des Verlaufes und Ausrichtung der
Bogenverzahnung erfolgt über die Sekante 27 an die Flankenlinie 19.4.
Diese verläuft in einem Winkel von β4 = 90 Grad zu einer Ebene E1, welche
von der Zapfenachse Z1 des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens, welche
der Achse der Lagerbohrung A1 entspricht und der Gelenkgabelachse G
gebildet wird. Die Lagerbohrung ist auch hier mit 26.4 bezeichnet, der
Lagerteil mit 6.4. Die in der Fig. 4 dargestellte Gelenkgabelhälfte 4.4 weist
im Bereich der Koppelfläche 9.4 im Bereich der Gelenkgabelachse G eine
zweite Verzahnung 20.4 auf. Diese ist als gerade Stirnverzahnung
ausgeführt, wobei die Flankenlinien 21.4 parallel zur Gelenkgabelachse G
ausgerichtet sind.
Bei den in den Fig. 1, 3 und 4 dargestellten Ausführungen der
Gelenkgabelhälfte handelt es sich um Ausführungen, bei denen die
Koppelfläche 9 durch eine Ebene beschreibbar ist. Das bedeutet, daß die
erste und die zweite Verzahnung jeweils an einer Fläche angeordnet sind.
Es ist jedoch auch denkbar, das Fußteil der beiden Gelenkgabelhälften
derart komplementär zueinander auszuführen, daß die Koppelfläche durch
unterschiedliche Ebenen beschreibbar ist. Im einzelnen besteht dabei die
Möglichkeit, die erste Teilverzahnung an Vorsprüngen an der ersten
Gelenkgabelhälfte auszubilden und die zweite Verzahnung in einer
Ausnehmung, während die dazu komplementär ausgeführte
Gelenkgabelhälfte eine Anordnung der ersten Verzahnung in einer Ebene
enthält, welche gegenüber der Anordnung der zweiten Verzahnung
zurückgesetzt ist. Die zweite Verzahnung an der zweiten komplementären
Gelenkgabelhälfte ist dabei an einem Vorsprung am Fußteil angeordnet.
Die in den Fig. 1 bis 4 dargestellten Ausführungen verdeutlichen
Ausführungen mit Verzahnungen, deren Flankenlinien senkrecht zueinander
angeordnet sind. Denkbar sind jedoch auch Ausführungen, bei denen die
Flankenlinien oder die Sekanten durch die Flankenlinien in einem Winkel
zwischen 70 und 110 Grad zueinander angeordnet sind.
Die Fig. 5 zeigt eine weitere Möglichkeit für die Lösung der der Erfindung
zugrundeliegenden Aufgabe. Ein Flanschmitnehmer 1.5 umfaßt dabei die
beiden Gelenkgabelhälften 4.5.1 und 4.5.2 sowie zwei Segmente 27.1 und
27.2, die gemeinsam mit den beiden Gelenkgabelhälften den
Flanschmitnehmer 1.5 bilden.
Der Flanschmitnehmer 1.5 kann als einstückiges Bauteil gegossen werden,
wobei auch hier die Gußkontur auf die später gewünschte Kontur des
Flanschmitnehmers, vor allem des Fußteiles, abgestimmt wird. Danach
erfolgt die Trennung zweier Segmente 27.1 und 27.2 vom Flanschmitnehmer
1.5. Im Anschluß daran erfolgt die Trennung in die zwei Gelenkgabelhälften
4.5.1 und 4.5.2 an der Trennfuge 28. An den in der Trennfuge 28
entstehenden Koppelflächen 9.5.1 und 9.5.2 sind die zueinander
komplementären Teilverzahnungen 20.5.1, 20.5.2 der zweiten Verzahnung
20.5 eingearbeitet.
Die Segmente 27.1 und 27.2 werden aus dem Fußteil des einstückigen
Flanschmitnehmers abgetrennt. Die Abtrennung erfolgt derart, daß die
beiden Lagerteile 6.5.1 und 6.5.2 davon nicht berührt werden. An einer
Trennfuge 29.1 bzw. 29.2 zwischen den einzelnen Segmenten 27.1 bzw.
27.2 und den beiden Gelenkgabelhälften 4.5.1 und 4.5.2 entstehen somit die
Trennflächen 30, 31 und 32 bzw. 33. Die Trennfläche 30 und 33 werden
dabei von den Gelenkgabelhälften 4.5.1 und 4.5.2 gebildet, während die
Trennfläche 31 vom Segment 27.1 und die Trennfläche 32 vom Segment
27.2 gebildet wird, wobei die vom Segment gebildeten Flächen auch als
Segmentaußenflächen bezeichnet werden. An den Trennflächen sind
zueinander komplementäre erste Verzahnungen 34 und 35 vorgesehen, die
zur Realisierung einer formschlüssigen Verbindung zwischen den
Segmenten 27.1 bzw. 27.2 und den einzelnen Gelenkgabelhälften 4.5.1 bzw.
4.5.2 beitragen. Zusätzlich sind die Segmente 27.2 bzw. 27.2 durch
Schraubverbindungen mit den Gelenkgabelhälften 4.5.1 bzw. 4.5.2
verbunden. Zur Verdeutlichung ist hier nur die Anordnung der für die
Schraubverbindung vorgesehenen Bohrungen dargestellt. Die
Schraubverbindungen dienen lediglich der Erleichterung der Fertigung des
Flanschmitnehmers, insbesondere der Fertigung der Hirthstirnverzahnung
14.5 an der Unterseite 12.5 des Flanschmitnehmers 1.5. Zu diesem Zweck
werden die beiden Gelenkgabelhälften 4.5.1 bzw. 4.5.2 mit den beiden
Segmenten 27.1 bzw. 27.2 formschlüssig über die Verzahnungen 34 bzw. 35
und zusätzlich mittels der Schraubverbindungen verbunden. Die
Einarbeitung der Hirthstirnverzahnung 14.5 erfolgt dann an diesem
zusammengesetzten Flanschmitnehmer 1.5 an dessen Unterseite 12.5.
Vorzugsweise ist der Flanschmitnehmer 1.5 aus zueinander symmetrisch
ausgeführten Teilen aufgebaut, d. h. die beiden Segmentteile 27.1 und 27.2
und Gelenkgabelhälften 4.5.1 und 4.5.2 sind jeweils gegeneinander
austauschbar. Beispielsweise kann das Segmentteil 27.1 auch an Stelle des
Segmentteiles 27.2 eingesetzt werden.
Die Segmentteile 27.1 und 27.2 sind mittels hier im einzelnen nicht
dargestellter Schraubverbindungen mit den Gelenkgabelhälften 4.5.1 und
4.5.2 verbunden.
1
,
1.2
,
1.3
,
1.4
,
1.5
Flanschmitnehmer
2.2
Zapfen
3.2
Zapfen
4
a,
4.2.1
,
4.3
,
4.4
,
4.5.1
erste Gelenkgabelhälfte
4
b,
4.2.2
,
4.5.2
zweite Gelenkgabelhälfte
5
a,
5.2.1
,
5.3
,
5.4
,
5.5.1
Fußteil der ersten Gelenkgabelhälfte
5
b,
5.2.2
,
5.5.2
Fußteil der zweiten Gelenkgabelhälfte
6
a,
6.2.1
,
6.3
,
6.4
,
6.5.1
Lagerteil der ersten Gelenkgabelhälfte
6
b,
6.2.2
,
6.5.2
Lagerteil der zweiten Gelenkgabelhälfte
7
,
7.2
Zapfenkreuz
8
,
8.2
Flanschteil
9
a,
9.2.1
,
9.3
,
9.4
,
9.5.1
Koppelfläche der ersten Gelenkgabelhälfte
9
b,
9.2.2
,
9.5.2
Koppelfläche der zweiten Gelenkgabelhälfte
10
a,
10.2.1
,
10.3
,
10.4
Außenumfang des Fußteiles der ersten
Gelenkgabelhälfte
10
b,
10.2.2
Außenumfang des Fußteiles der zweiten
Gelenkgabelhälfte
11.1
a,
11.1
b,
11.2.1
a,
11.2.1
b,
11.3.1
,
11.3.2
,
11.4.1
,
11.4.2
erste Verzahnung an der ersten Gelenkgabelhälfte
11.2.2
a,
11.2.2
b erste Verzahnung an der zweiten
Gelenkgabelhälfte
12
,
12.2
,
12.5
Gesamtstirnseite des Flanschteiles
12a, 12.2.1, 12.3 12.4 Stirnseite
12a, 12.2.1, 12.3 12.4 Stirnseite
12
b,
12.2.2
Stirnseite der zweiten Gelenkgabelhälfte
13
a,
13.2.1
Mittel zur form- und/oder kraftschlüssigen
Verbindung zur Realisierung der
Drehmomentübertragung und Verbindung mit
einem Anschlußwellenstrang und Zentrierung des
Flanschmitnehmers
13
b,
13.2.2
Mittel zur form- und/oder kraftschlüssigen
Verbindung zur Realisierung der
Drehmomentübertragung und Verbindung mit
einem Anschlußwellenstrang und Zentrierung des
Flanschmitnehmers
14
a,
14
b,
14.2
,
14.5
Hirth-Stirn-Verzahnung
15.2
Schraubverbindung
16
,
16.2
Wellenstrang
17
,
17.2
zum Flanschmitnehmer ausgerichtete Stirnseite
des Wellenstranges
18.1
a,
18.1
b Teilbereiche der ersten Koppelfläche an der
ersten Gelenkgabelhälfte
18.2
a,
18.2
b Teilbereich an der Koppelfläche der zweiten
Gelenkgabelhälfte
19
Flankenlinie der ersten Verzahnung
20
a,
20.3
a,
20.4
a zweite Verzahnung an der ersten
Gelenkgabelhälfte
20
b zweite Verzahnung an der zweiten
Gelenkgabelhälfte
21
Flankenlinie der zweiten Verzahnung
22
Teilbereich der Koppelfläche
23
Mittel zur Verspannung der beiden
Gelenkgabelhälften
24.1
a,
24.1
b Durchgangsöffnungen an der ersten
Gelenkgabelhälfte
24.2
a,
24.2
b Durchgangsöffnungen an der zweiten
Gelenkgabelhälfte
25
a,
25
b Teilverzahnungen der zweiten Verzahnung
26
Lagerbohrung
27.1
;
27.2
Segmente
28
Trennfuge
29.1
,
29.2
Trennfuge
30
,
33
Trennflächen an den Gelenkgabelhälften
31
,
32
Segmentaußenflächen
34
,
35
erste Verzahnung
FU
FU
Umfangskraft
A1 Achse der Lagerbohrung
Z1 Zapfenachse des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens
G Gelenkgabelachse
E1 Ebene
FA
A1 Achse der Lagerbohrung
Z1 Zapfenachse des in der Gelenkgabel gelagerten Zapfens
G Gelenkgabelachse
E1 Ebene
FA
Kraft
FB
FB
Kraft
Claims (14)
1. Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4) für ein Kardangelenk,
insbesondere für den Einsatz in Gelenkwellen;
- 1. 1.1 mit zwei Gelenkgabelhälften, einer ersten Gelenkgabelhälfte (4a; 4.2.1; 4.3; 4.4) und einer zweiten Gelenkgabelhälfte (4b; 4.2.2);
- 2. 1.2 jede Gelenkgabelhälfte (4a; 4.2.1; 4.3; 4.4; 4b; 4.2.2) umfaßt einen Fußteil (5a; 5.2.1; 5.3; 5.4; 5b; 5.2.2) und einen Lagerteil (6a, 6b; 6.2.1, 6.2.2; 6.3; 6.4);
- 3. 1.3 die Gelenkgabelhälften (4a; 4.2.1; 4.3; 4.4; 4b; 4.2.2) sind im Bereich ihres Fußteiles (5a; 5.2.1; 5.3; 5.4; 5b; 5.2.2) formschlüssig miteinander unter Bildung eines Flanschteiles (8; 8.2) aus den einzelnen Fußteilen (5a; 5.2.1; 5.3; 5.4; 5b; 5.2.2) verbindbar;
- 4. 1.4 die Fußteile (5a; 5.2.1; 5.3; 5.4; 5b; 5.2.2) der Gelenkgabelhälften weisen an ihrer zum Fußteil (5a; 5.2.1; 5.3; 5.4; 5b; 5.2.2) der jeweils anderen Gelenkgabelhälfte (4a; 4b; 4.2.1; 4.2.2; 4.3; 4.4) weisenden Koppelfläche (9a, 9.21, 9.3; 9.4; 9b; 9.2.2) im Bereich des Außenumfanges (10; 10.2.1, 10.3, 10.4, 10b, 10.2.2) eine zueinander komplementäre Verzahnung (11.1a, 11.1b, 11.2.1a, 11.2.1b, 11.3.1, 11.3.2, 11.4.1, 11.4.2, 11.2.2a, 11.2.2b) auf;
- 5. 1.5 die Verlängerungen mindestens einer Flankenlinie der Verzahnung (11.1a, 11.1b, 11.2.1a, 11.2.1b, 11.3.1, 11.3.2, 11.4.1, 11.4.2, 11.2.2a, 11.2.2b) an der Koppelfläche (9a, 9.21, 9.3; 9.4; 9b; 9.2.2) oder bei einer Bogenverzahnung - die Verlängerung der Sekante durch die Endpunkte der Flankenlinie - bilden einen Winkel von größer als 0 Grad bis kleiner als 180 Grad mit einer Ebene (E1), welche durch die Zapfenachse (Z1) des in einer Gelenkgabelhälfte (4a; 4.2.1; 4.3; 4.4; 4b; 4.2.2) gelagerten Zapfens (2.2) und einer mit einer Rotationsachse des Flanschmitnehmers (1; 1.2; 1.3; 1.4) zusammenfallenden Gelenkgabelachse (G) gebildet wird; gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 6. 1.6 mit jeweils einer an den zueinander weisenden Koppelflächen (9a, 9.2.1, 9.3; 9.4; 9b; 9.2.2) der Fußteile (5a; 5.2.1; 5.3; 5.4; 5b; 5.2.2) im Bereich der Gelenkgabelachse (G) ausgebildeten weiteren zweiten Verzahnung (20a; 20.b; 20.3a, 20.4a, 20.b);
- 7. 1.7 die Verlängerungen einer oder mehrer Flankenlinien der zweiten Verzahnung (20a, 20b; 20.3a; 20.4a) oder bei Ausführung als Bogenverzahnung - die Verlängerung einer Sekante durch die Endpunkte einer Flankenlinie der zweiten Verzahnung - sind in einem Winkel zwischen einschließlich 70 Grad und 110 Grad zur Verlängerung einer Flankenlinie der ersten Verzahnung (11.1a, 11.1b, 11.2.1a, 11.2.1b, 11.3.1, 11.3.2, 11.4.1, 11.4.2, 11.2.2a, 11.2.2b) oder bei Bogenverzahnung zur Verlängerung einer Sekante durch die Endpunkte einer Flankenlinie der ersten Verzahnung (11.1a, 11.1b, 11.2.1a, 11.2.1b, 11.3.1, 11.3.2, 11.4.1, 11.4.2, 11.2.2a, 11.2.2b) angeordnet.
2. Flanschmitnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
die Koppelfläche (9a, 9b; 9.2.2; 9.2.1, 9.3; 9.4) einer jeden
Gelenkgabelhälfte (4a, 4b; 4.2.1, 4.2.2; 4.3, 4.4) durch eine Ebene
beschreibbar ist.
3. Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4) nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Koppelfläche (9a, 9b; 9.2.2; 9.2.1, 9.3; 9.4)
einer jeden Gelenkgabelhälfte (4a, 4b; 4.2.1, 4.2.2; 4.3, 4.4) durch
mehrere Ebenen beschreibbar ist.
4. Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4) nach einem der Ansprüche 1 bis
3, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung der Flankenlinien
der ersten Verzahnung (11.1a, 11.1b; 11.2.1a, 11.2.1b, 11.2.2a,
11.2.2b; 11.3.1, 11.3.2; 11.4.1, 11.4.2) oder bei einer
Bogenverzahnung der Sekante durch die Endpunkte der Flankenlinie,
senkrecht zu einer Ebene (E1) verläuft, welche durch die Zapfenachse
(Z1) des in der Gelenkgabelhälfte (4a, 4b; 4.2.1, 4.2.2) gelagerten
Zapfens (2.2, 3.2) und einer mit einer Rotationsachse des
Flanschmitnehmers (1; 1.2; 1.3; 1.4) zusammenfallenden
Gelenkgabelachse (G) gebildet wird.
5. Flanschmitnehmer (1.5) für ein Kardangelenk, insbesondere für den
Einsatz in Gelenkwellen;
- 1. 5.1 mit zwei Gelenkgabelhälften, einer ersten Gelenkgabelhälfte (4.5.1) und einer zweiten Gelenkgabelhälfte (4.5.2);
- 2. 5.2 jede Gelenkgabelhälfte (4.5.1, 4.5.2) umfaßt einen Fußteil (5.5.1; 5.5.2) und einen Lagerteil (6.2.1, 6.2.2);
- 3. 5.3 beide Gelenkgabelhälften (4.5.1, 4.5.2) sind im Bereich ihres Fußteiles (5.5.1, 5.5.2) formschlüssig miteinander unter Bildung eines Flanschteiles (8.5) aus den einzelnen Fußteilen (5.5.1, 5.5.2) verbindbar;
- 4. 5.4 die Fußteile (5.5.1, 5.5.2) stoßen wenigstens entlang einer zur Zapfenachse (A1) eines im Flanschmitnehmer (1.5) gestützten ersten Zapfens des Zapfenkreuzes geneigt stehenden Koppelfläche (9.5, 9.5.1, 9.5.2) zusammen;
- 5. 5.5 es ist wenigstens ein Segmentteil (27.5.1, 27.5.2) vorgesehen, das mit den Fußteilen (5.5.1, 5.5.2) beider Gelenkgabelhälften (4.5.1, 4.5.2) zum Flanschteil (8.5) zusammenfassbar ist;
- 6. 5.6 das einzelne Segmentteil (27.5.1, 27.5.2) stößt mit wenigstens einer Segmentaußenfläche (31, 32) an wenigstens einer in einem Winkel zur vom Lagerteil (6.5.1, 6.5.2) weggerichteten Stirnseite (12.5, 12.5.1, 12.5.2) angeordneten Trennfläche (30, 33) der Fußteile (5.5.1, 5.5.2) beider Gelenkgabelhälften (4.5.1, 4.5.2) zusammen;
- 7. 5.7 die Trennflächen (30, 33) der Fußteile beider Gelenkgabelhälften (4.5.1, 4.5.2) und die Segmentaußenflächen (31, 32) weisen eine zueinander komplementäre erste Verzahnung (30, 33) auf;
- 8. 5.8 die Verlängerung der Flankenlinien der Verzahnung (30, 33) - oder bei Ausführung als Bogenverzahnung die Verlängerung einer Sekante durch die Endpunkte einer Flankenlinie - verlaufen bei Projizierung in eine gemeinsame Ebene mit einer mit der Rotationsachse des Flanschmitnehmers (8.5) zusammenfallenden Gelenkgabelachse (G) geneigt bzw. in einem Winkel von größer 0° bis kleiner 180° zur Gelenkgabelachse (G);
- 9. 5.9 mit jeweils einer an den zueinander weisenden Koppelflächen (9.5.1, 9.5.2) der Fußteile (5.5.1, 5.5.2) im Bereich der Gelenkgabelachse (G) ausgebildeten weiteren zweiten Verzahnung (20.5.1, 20.5.2);
- 10. 5.10 die Verlängerungen einer oder mehrer Flankenlinien der zweiten Verzahnung (20.5.1, 20.5.2) oder bei Ausführung als Bogenverzahnung - die Verlängerung der Sekante durch die Endpunkte einer Flankenlinie der zweiten Verzahnung - ist in einem Winkel zwischen einschließlich 70 Grad und 110 Grad zur Verlängerung einer Flankenlinie der ersten Verzahnung (30.5.1, 30.5.2) oder bei Bogenverzahnung die Verlängerung der Sekante durch die Endpunkte der Flankenlinie der ersten Verzahnung (30.5.1, 30.5.2).
6. Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5) nach einem der Ansprüche 1
bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß an der vom Lagerteil (6a, 6b;
6.2.1, 6.2.2; 6.3; 6.4) wegweisenden Stirnseite (12, 12.2) des
Flanschteiles (8; 8.2; 8.5) Mittel zur Kopplung mit komplementären
Mitteln an einem Anschlußelement zur Drehmomentenübertragung auf
das Anschlußelement (16; 16.2) und zur Zentrierung von
Anschlußelement und Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5) zur
Vermeidung von Relativbewegungen in einer Ebene, die im
Koppelbereich zwischen Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5) und
Anschlußelement (16; 16.2) liegt und senkrecht zur Ebene (E1),
welche von der Zapfenachse (21) des im Flanschmitnehmer (1; 1.2;
1.3; 1.4; 1.5) gelagerten Zapfens und der mit der Rotationsachse des
Flanschmitnehmers zusammenfallenden Gelenkgabelachse (G)
gebildet wird, ausgerichtet ist.
7. Flanschmitnhemer (1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5) nach Anspruch 6, dadurch
gekennzeichnet, daß die Mittel wenigstens eine segmentweise oder
über den gesamten Umfang an der an der vom Lagerteil (6a, 6b;
6.2.1, 6.2.2; 6.3; 6.4) wegweisenden Stirnseite (12, 12.2; 12.5) des
Flanschteiles (8; 8.2) ausgebildete axial ausgerichtete und in radialer
Richtung verlaufende Hirth-Stirn-Verzahnung (14; 14.2; 14.5)
umfassen.
8. Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5) nach einem der Ansprüche 1
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verlängerung der
Flankenlinien der zweiten Verzahnung (20a, 20b; 20.3a, 20.4a; 20.5.1,
20.5.2) oder bei einer Bogenverzahnung der Sekante durch die
Endpunkte einer Flankenlinie der zweiten Verzahnung (20a, 20b;
20.3a, 20.4a; 20.5.1, 20.5.2) parallel zur Gelenkgabelachse (G)
verläuft.
9. Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5) nach einem der Ansprüche 1
bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der zweiten
Verzahnung (20a, 20b; 20.3a, 20.4a; 20.5.1, 20.5.2) und der ersten
Verzahnung (30.5.1, 30.5.2) an der Koppelfläche (9.5.1, 9.5.2) jeweils
ein Abstand d bestimmter Größe vorgesehen ist, welcher von einem
frei von einer Verzahnung ausgeführten Flächenbereich gebildet wird.
10. Flanschmitnehmer (1.3) nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:
- 1. 10.1 die zweite Verzahnung (20.3a) an jeder Gelenkgabelhälfte (4.3) umfaßt zwei Teilverzahnungen (25.a, 25.b) - eine erste Teilverzahnung und eine zweite Teilverzahnung - ;
- 2. 10.2 jede der Teilverzahnungen (25.a, 25.b) ist in einem bestimmten Abstand (e) von der in die Koppelfläche (9.3) projizierten Gelenkgabelachse (G) angeordnet.
11. Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5) nach einem der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verzahnung (20a,
20b; 20.3a, 20.4a; 20.5.1, 20.5.2) als gerade Stirnverzahnung
ausgeführt ist.
12. Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5) nach einem der Ansprüche 1
bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verzahnung (20a,
20b; 20.3a, 20.4a; 20.5.1, 20.5.2) als Stirnverzahnung mit einem
Winkel zwischen 10 und 60 Grad ausgeführt ist.
13. Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5) nach einem der Ansprüche 1
bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Verzahnung (20a,
20b; 20.3a, 20.4a; 20.5.1, 20.5.2) durch eine Teilung im Bereich von
einschließlich 8 bis 20 bezogen auf einen Rotationsmesser (D) eines
mit dem Flanschmitnehmer (1; 1.2; 1.3; 1.4; 1.5) gekoppelten
Wellenstranges (16, 16.2) zwischen einschließlich 500 bis 1000 cm
aufweist.
14. Gelenkwelle, umfassend einen Flanschmitnehmer gemäß einem der
Ansprüche 1 bis 13.
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