DE10127458C2 - Verbindungsanordnung an einer Gelenkwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Verbindungsanordnungen zwischen zwei Bauteilen, insbesondere an einer Gelenkwelle, nämlich zwischen einem Gelenkaußenteil eines Gleichlaufgelenks der Gelenkwelle und einem weiteren Bauteil, z. B. einer Radnabe, oder einem Wellenflansch jeweils zur Anwendung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges.

Aus der DE 197 51 855 C1 ist eine Verbindungsanordnung in ei­ ner ersten Form bekannt mit einer Stirnverzahnung an einem radnabenseitigen Gelenkaußenteil eines Gleichlaufgelenks der Gelenkwelle und mit einer Stirnverzahnung innen an der Radna­ be, wobei die Stirnverzahnungen axial ineinandergesteckt sind und im Umfangssinn spielfrei ineinandergreifen und die Zähne der Stirnverzahnungen jeweils radial nach außen offene, von zwei Flanken begrenzte Umfangsnuten haben, die gemeinsam mit­ einander eine in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut bilden, in der ein Sicherungsring außen einsitzt, wobei an der Radnabe und dem Gelenkaußenteil etwa durchmessergleiche konzentrische Ringzylinderansätze ausgebildet sind, sowie eine solche Ver­ bindungsanordnung in einer zweiten Form mit mit einer Stirnverzahnung an einem wellenflanschseitigen Gelenkaußenteil ei­ nes Gleichlaufgelenks der Gelenkwelle und mit einer Stirnver­ zahnung an dem Wellenflansch, wobei die Stirnverzahnungen axi­ al ineinandergesteckt sind und im Umfangssinn spielfrei inei­ nandergreifen und die Zähne der Stirnverzahnungen jeweils ra­ dial nach außen offene von zwei Flanken begrenzte Umfangsnuten haben, die gemeinsam miteinander eine in Umfangsrichtung ver­ laufende Ringnut bilden, in der ein Sicherungsring außen ein­ sitzt, wobei am Wellenflansch und am Gelenkaußenteil etwa durchmessergleiche konzentrische Ringzylinderansätze ausgebil­ det sind. Diese Anordnungen erfüllen alle Anforderungen hin­ sichtlich einer spielfreien, leicht montierbaren Verbindung, jedoch sind die Stirnverzahnungen in der erforderlichen Quali­ tät nicht leicht herstellbar.

Aus der US 967395 ist eine Klauenkupplung zwischen zwei rotie­ renden Hohlwellen bekannt. Die einzelnen Klauen weisen innen­ liegende Nuten auf, die im zusammengesteckten Zustand eine um­ laufende Nut bilden, in der innen ein Sprengring einsitzt. Zur Verbindung von Ringteilen mit Zwischenwänden oder Einbauten ist diese Art der Kupplung nicht geeignet, da Zugangsmöglich­ keiten für die Montage des Sprengrings durch das Innere der Hohlwellen erhalten werden müssen.

Aus der DE 81 36 172 U1 ist eine Kupplung zum starren Verbinden koaxialer Bauteile bei Gelenkwellen bekannt. Hierbei sind die zu verbindenden Bauteile jeweils mit Stirnverzahnungen ausge­ bildet, die ineinandergesteckt werden. Zur axialen Sicherung weisen die zu verbindenden Bauteile jeweils hinter der Stirn­ verzahnung einen rückspringenden Wellenabsatz auf. Im zusam­ mengesteckten Zustand der Stirnverzahnungen werden U- Profilstücke in Form von Kreissegmenten im Umfang über diese Wellenabsätze gesteckt. Damit sich die U-Profilstücke nicht lösen, müssen sie zu einem Ring zusammengefügt oder durch ei­ nen übergeschobenen Ring gesichert oder mit Keilen gegeneinan­ der verspannt werden. Dies führt zu einem erheblichen Aufwand bei der Montage.

Aus der DE 196 45 880 A1 ist eine Verbindungsanordnung zwi­ schen einem Gelenkaußenteil eines Gleichlaufgelenks und dem Wellenflansch einer Getriebewelle bekannt, bei der die beiden Teile über ineinandergreifende Klauenverzahnungen zur Übertra­ gung eines Drehmoments im Drehsinn spielfrei ineinandergrei­ fen. Am Gelenkaußenteil bilden die vorderen Enden der Klauen eine zusammengesetzte plane Stirnfläche, die sich gegen eine zusammengesetzte plane Stirnfläche am Wellenflansch zwischen den Basisbereichen der Klauen abstützt. An den Enden der Klau­ en der beiden Teile sind jeweils nach außen weisende Klinken ausgebildet. Diese Klinken bilden an jedem der Teile einen zu­ sammengesetzten Ringkragen mit jeweils nach rückwärts weisen­ der konischer Schrägungsfläche. Zur spielfreien axialen Ver­ spannung der aneinander anliegenden, planen Stirnflächen der beiden Teile ist ein Sicherungsring zwischen die aus den Klin­ ken zusammengesetzten Ringkragen gesetzt, der sich auf die ko­ nischen Schrägungsflächen aufsetzt. Neben den Schrägungsflä­ chen und den Flankenflächen der Zähne der Klauenverzahnungen sind die planen Stirnflächen exakt zu bearbeiten, um eine spielfreie, drehmomentübertragende Verbindung zu bilden.

Aus der DE 27 15 639 B1 und der DE 25 54 574 A1 sind Flansch­ verbindungsanordnungen an Kreuzgelenkwellenteilen bekannt, die an zwei ringförmigen Flanschteilen jeweils zwei Gruppen von gruppenweise parallel verlaufenden Nuten zeigen, die unter ei­ nem Winkel zueinander ausgerichtet sind. Die Nuten sind in größerer Zahl nach Art von Feinverzahnungen ausgebildet.

Verbindungsanordnungen dieser Art sind weiterhin in der älte­ ren, unveröffentlichten 199 58 674.8 beschrieben, diese umfas­ sen eine Stirnverzahnung an einem ersten Bauteil und eine Stirn­ verzahnung an einem weiteren Bauteil, wobei die Stirnverzah­ nungen Zähne und Lücken umfassen, die axial ineinandergesteckt sind und im Umfangssinn spielfrei ineinandergreifen und die Zähne der Stirnverzahnungen am Außenumfang jeweils nach außen offene von zwei Flanken begrenzte Umfangsnuten haben, die bei ineinandergesteckten Stirnverzahnungen miteinander eine in Um­ fangsrichtung verlaufende Ringnut bilden, in der ein Siche­ rungsring außen einsitzt, wobei die Zähne an beiden Bauteilen - erstes Bauteil und weiteres Bauteil - jeweils innerhalb ei­ nes imaginären Zylinderringraums angeordnet sind und die Lüc­ ken paarweise in zwei Gruppen von rechtwinklig zueinander ver­ laufenden durchgehenden imaginären Nutenbahnen liegen, die den jeweiligen Zylinderringraum jeweils zweimal durchsetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Verbindungsanordnun­ gen zwischen einem Gelenkaußenteil eines Gleichlaufgelenks ei­ ner Gelenkwelle und einem weiteren Bauteil, z. B. einer Radna­ be oder einem Wellenflansch zu schaffen, die im Verhältnis zu den eingangs genannten Verbindungsanordnungen mit, geringerem Aufwand herstellbar sind.

Eine Lösung besteht darin, daß das Bild der Zähne und Lücken in Stirnansicht an beiden Bauteilen - Gelenkaußenteil und wei­ teres Bauteil - gleich ist und - ausgehend vom deckungsglei­ chen Bild der Zähne und Lücken an beiden Bauteilen - nach re­ lativer Verdrehung der Bauteile um 90° oder 180° ein sich pas­ send ergänzendes Bild der Zähne und Lücken in Stirnansicht an den beiden Bauteilen gegeben ist.

Eine weitere Lösung besteht darin, daß sich an dem Zylinder­ ringraum jeweils das Verhältnis von innerem Durchmesser d und äußerem Durchmesser D wie d.√2 ≧ D verhält, wobei sich die Breite t der Zähne und Lücken bei einer Anzahl z von Zähnen und von Lücken mit

bemißt.

Mit den vorstehenden Maßnahmen ergibt sich eine allgemein zu bevorzugende, untereinander übereinstimmende Gestaltung der Verzahnungselemente an beiden Bauteilen, die zu einer verein­ fachten Herstellung führt.

Nach einer ersten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Lüc­ ken in jedem der Ringzylinder aus einer Gruppe von drei oder fünf Nuten und einer anderen Gruppe von zwei oder vier Nuten­ bahnen gebildet werden. Eckzähne in Form von vier Winkelstüc­ ken liegen derart versetzt zu den Winkelhalbierenden, daß sie den Verzahnungseingriff nicht behindern. Hiermit ergeben sich Geometrien der Verzahnungen, die eine relativ entfeinerte Be­ arbeitung ermöglichen.

Die Verzahnungen werden vorzugsweise in der Weise hergestellt, daß die die Verzahnungslücken bildenden Nutenbahnen mit einem Räumwerkzeug, das sich quer zur Längsachse der Ringzylinder bewegt, in die ursprünglich voll ausgebildeten Ringzylinder eingebracht werden. Hierbei sind für jeden Ringzylinder zwei verschiedene Räumwerkzeuge zu verwenden, wobei das Werkstück einmal umgespannt wird, insbesondere um 90° um seine Achse ge­ dreht wird. Die dem Weg der Räumwerkzeuge entsprechenden, ima­ ginären Nutenbahnen und damit die Lücken sind hierbei jeweils symmetrisch zu zwei senkrecht aufeinanderstehenden Radialebe­ nen durch die Längsachse.

Hierbei kann das erste Räumwerkzeug eine ungerade Anzahl von drei oder fünf miteinander verspannten, parallelen Räumnadeln haben, während das zweite Räumwerkzeug eine entsprechende ge­ rade Anzahl von vier oder sechs gegeneinander abgestützten oder miteinander verspannten, parallelen Räumnadeln haben kann. Letztere sind so gesetzt, daß jeweils im Bereich der Winkel­ halbierenden zwischen den beiden radialen Bezugsebenen durch Räumen in zwei zueinander senkrechten Richtungen zwei recht­ winklig begrenzte Winkelstücke an den Bauteilen geschaffen werden, die bei der Montage nicht miteinander in Kollision ge­ raten.

Nach einer zweiten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Lücken in jedem der Ringzylinder aus einer Gruppe von jeweils drei oder fünf Nutenbahnen gebildet werden. Jeweils zwei Eck­ zähne in Form von Winkelstücken liegen derart versetzt zu ei­ ner der Winkelhalbierenden, daß sie den Verzahnungseingriff nicht behindern. Einem weiteren Eckzahn auf der anderen der Winkelhalbierenden liegt eine Ecklücke diametral gegenüber, so daß bei relativer Verdrehung der Bauteile um 180° hier ein passender Eingriff stattfindet.

Die Verzahnungen werden hier ebenfalls so hergestellt, daß die die Verzahnungslücken bildenden Nutenbahnen mit einem Räum­ werkzeug in einer Bewegung quer zur Längsachse in den Ringzy­ linder eingebracht werden. Hierbei ist ein einziges Räumwerk­ zeug für alle Nutenbahnen an beiden Bauteilen ausreichend. Die dem Weg des Räumwerkzeuges entsprechenden Nutenbahnen und da­ mit die Lücken sind hierbei jeweils unsymmetrisch zu zwei senkrecht aufeinanderstehenden Radialebenen durch die Längs­ achse.

Das Räumwerkzeug kann drei oder fünf miteinander verspannte Räumnadeln haben. Auch bei dieser Herstellungsart werden die jeweils drei Eckstücke und die eine Ecklücke ausschließlich durch das Räumen der durchgehende Nutenbahnen in den Ringzy­ lindern hergestellt.

Die erfindungsgemäßen Verbindungsanordnungen haben den Vor­ teil, daß sie sehr schnell und ohne großen Aufwand montiert werden können. Durch die sehr geringen Verschiebewege beim In­ einanderstecken der Stirnverzahnungen lassen sich Gelenkwellen sehr einfach zwischen Radnabe und Wellenflansch eines Diffe­ rentialgetriebes montieren und demontieren, insbesondere am kompletten Fahrzeug mit fertigmontierter Radaufhängung. Dies ist sowohl für die Erstmontage als auch für Reparaturen gün­ stig. Die Verbindungsanordnungen zeichnen sich weiterhin durch eine geringe Anzahl benötigter Bauteile und durch ein geringes Gewicht aus. Die Umfangsnuten für den verbindenden Sicherungs­ ring können entweder an jedem der Teile für sich oder bei ineinandergreifenden Stirnverzahnungen an beiden Teilen gleichzeitig eingestochen werden.

Drehmomente, die von der Gelenkwelle zu übertragen sind, wer­ den von den ineinandergreifenden Stirnverzahnungen der Verbin­ dungsanordnung aufgefangen; umlaufende Biegemomente an der Verbindungsanordnung, die vom gebeugt umlaufenden Gleichlauf­ gelenk herrühren, wirken vorrangig auf den in der Ringnut ein­ sitzenden Sicherungsring ein. Hierbei wird in jeder Umfangsnut jeweils eine Flanke vom Sicherungsring belastet und die andere Flanke entlastet; an im Umfangssinn unmittelbar aufeinanderfolgenden Umfangsnuten, die jeweils zu einem anderen Zahn und damit zu einer anderen der beiden Stirnverzahnungen gehören, belastet der Sicherungsring jeweils in entgegengesetzte Rich­ tungen weisende Flanken.

Eine erste günstige Ausführung sieht vor, daß die Verzahnungs­ elemente der beiden Stirnverzahnungen parallel zu den Radial­ ebenen ausgerichtete Flanken aufweisen, wodurch sie sich durch eine einfache Geometrie und damit durch einfache Herstellbar­ keit auszeichnen.

Aufgrund der Axialverschieblichkeit derartiger Stirnverzahnun­ gen sind hierbei Sicherungsring und Umfangsnuten so auszufüh­ ren, daß ersterer sich jeweils mit beiden Flanken spielfrei in letzteren abstützt, um Axialkräfte in beiden Richtungen ohne Axialversetzungen bei Änderung der Belastungsrichtung abzufan­ gen.

Eine andere günstige Ausführung sieht vor, daß die Verzah­ nungselemente der beiden Stirnverzahnungen mit den Radialebe­ nen einen Winkel einschließende Flanken haben, wobei die Win­ kel an den beiden Stirnverzahnungen entgegengesetzt geöffnet und gleichgroß sind. Die Zähne der beiden Stirnverzahnungen haben somit eine Keilform und können spielfrei ineinanderge­ steckt werden. Die breiten Zahnfüße sorgen für eine erhöhte Festigkeit und eine gleichmäßige Belastung in den Zähnen.

Bei solchen Stirnverzahnungen mit Zähnen, die einen Winkel einschließen, wird eine Axialabstützung der Teile in einer Richtung (Druck) sichergestellt, so daß der Sicherungsring und die Umfangsnuten so ausgeführt werden können, daß nur in der entgegengesetzten Richtung (Zug) eine spielfreie Anlage des Sicherungsrings an den Flanken der Nut vorliegen. Die Umfangs­ nuten der einen Stirnverzahnung können relativ zu den Umfangs­ nuten der anderen Stirnverzahnung so versetzt sein, daß eine hin- und herspringende Ringnut gebildet wird. Dies hat zur Folge, daß die Flanken des Sicherungsrings nur mit denjenigen Flanken der Umfangsnuten in Anlage sind, die jeweils der ande­ ren Stirnverzahnung zugewandt sind.

Eine erste Ausführung weist Umfangsnuten außen an den Stirn­ verzahnungen auf, die zueinander parallele Flanken haben, wo­ bei der Sicherungsring entsprechende, zueinander parallele Flanken aufweist. Die Umfangsnuten sind hierbei einfach her­ stellbar und es können genormte Standardsicherungsringe zum Einsatz kommen.

Eine andere Ausführung sieht vor, daß die Flanken der Umfangs­ nuten außen an den beiden Stirnverzahnungen einen Winkel ge­ genüber einer gedachten, achsnormalen Radialebene einschließen, der radial nach außen geöffnet ist, und daß der Sicherungsring entsprechende Flanken hat, die den gleichen Winkel gegenüber einer gedachten, achsnormalen Radialebene einschließen. Im zu­ sammengesteckten Zustand der Stirnverzahnungen bilden die Um­ fangsnuten somit eine Keilnut, die einen Sicherungsring mit einem keilförmigen Profil aufnimmt. Durch die radiale Spann­ kraft des Sicherungsrings wird dieser in die Keilnut gedrückt, wobei aufgrund der Keilform des Sicherungsrings axiale Kraft­ komponenten auftreten.

Im Zusammenspiel mit einer Keilform der Stirnverzahnungen kann durch ein keilförmiges Profil des Sicherungsrings und Umfangs­ nuten, die eine hin- und herspringende Ringnut bilden, eine axiale Kraftkomponente erzeugt werden, die letztendlich die beiden Stirnverzahnungen weiter ineinanderdrückt. Dadurch wird ein axiales Spiel ebenso wie ein Umfangsspiel in der Verbin­ dungsanordnung vermieden.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden anhand der nachstehen­ den Zeichnungen näher erläutert. Hierin zeigen

Fig. 1 eine Gelenkwelle zwischen Differentialgetriebe­ flansch und Radnabe mit zwei erfindungsgemäßen Ver­ bindungsanordnungen im Längsschnitt (02 100);

Fig. 2 die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zwischen einem radnabenseitigen Gelenkaußenteil eines Gleich­ laufgelenks einer Gelenkwelle und einer Radnabe nach Fig. 1 in vergrößerter Darstellung im Längsschnitt (02 102);

Fig. 3 die Einzelheit X aus Fig. 1 in vergrößerter Dar­ stellung (02 103);

Fig. 4 die Einzelheit X aus Fig. 1 in gegenüber Fig. 3 abgewandelter Ausführung (02 104);

Fig. 5 eine Radialansicht einer erfindungsgemäßen Verbin­ dungsanordnung in einer ersten Ausführung mit in axialer Richtung parallel zueinander verlaufenden Zahnflanken mit Schnittlinie AA (08 536);

Fig. 6 einen Schnitt AA durch die Verzahnung nach Fig. 5 (08 536);

Fig. 7 zeigt die Herstellung einer Stirnverzahnung gemäß den Fig. 5 und 6 (08 537);

Fig. 8 zeigt das Ergebnis der Herstellung nach Fig. 7 mit einer Stirnansicht auf die erfindungsgemäße Stirnver­ zahnung (08 537);

Fig. 9 eine Radialansicht einer erfindungsgemäßen Verbin­ dungsanordnung in einer zweiten Ausführung mit in axialer Richtung parallel zueinander verlaufenden Zahnflanken mit Schnittlinie AA (08 538);

Fig. 10 einen Schnitt AA durch die Verzahnung nach Fig. 9; (08 538);

Fig. 11 zeigt die Herstellung einer Stirnverzahnung gemäß den Fig. 9 und 10 (08 539);

Fig. 12 zeigt das Ergebnis der Herstellung nach Fig. 11 mit einer Stirnansicht auf die erfindungsgemäße Stirnver­ zahnung (08 539);

Fig. 13 zeigt eine Stirnverzahnung nach den Fig. 5 und 6 in Schrägansicht (08 537.2);

Fig. 14 zeigt eine Radialansicht auf einer Stirnverzahnung mit abweichender Verzahnungsform.

In Fig. 1 ist eine Gelenkwelle 10 in einer Fahrzeugeinbausi­ tuation als Seitenwelle an einem gelenkten Rad zwischen einem Wellenflansch 20 eines Differentialgetriebes und einer Radnabe 30 gezeigt. Die Gelenkwelle 10 umfaßt differentialgetriebesei­ tig ein Tripodegelenk 12 und radnabenseitig ein Kugelgleich­ lauffestgelenk 13, die über die Welle 11 miteinander verbunden sind. Ein Faltenbalg 14 dichtet das Tripodegelenk 12 gegenüber der Welle 11 ab, ein Faltenbalg 15 dichtet das Kugelgleich­ lauffestgelenk 13 gegenüber der Welle 11 ab. Das Tripodegelenk 12 umfaßt im wesentlichen ein Gelenkinnenteil 17, Rollenele­ mente 18 und ein Gelenkaußenteil 19. Eine Verbindungsanordnung stellt die Verbindung zwischen dem Gelenkaußenteil 19 und dem Wellenzapfen 20 des Differentialgetriebes her, der in einem Rollenlager 21 im Differentialgetriebe gelagert ist, das nur mit gestrichelten Linien in seiner Kontur angedeutet ist. Das Gleichlauffestgelenk 13 besteht im wesentlichen aus einem Ge­ lenkinnenteil 22, drehmomentübertragenden Kugeln 23, einem Ku­ gelkäfig 24 und einem Gelenkaußenteil 25. Das Gelenkaußenteil 25 ist über eine Verbindungsanordnung unmittelbar mit einem ringförmigen Bauteil 26 verbunden, das formschlüssig auf der Radnabe 30 festgelegt ist und als Teil derselben betrachtet werden kann. An der Radnabe 30 ist eine Bremsscheibe 27 ange­ schraubt, die Radnabe 30 ist mittels eines zweireihigen Kugel­ lagers 28 in einem Radträger 29 gelagert. Eine erste erfin­ dungsgemäße Verbindungsanordnung, die mit X als Einzelheit be­ zeichnet ist, umfaßt das Gelenkaußenteil 25 und das weitere Bauteil 26. Diese wird im weiteren näher beschrieben. Eine zweite erfindungsgemäße Verbindungsanordnung, die mit Y be­ zeichnet ist, wird vom Gelenkaußenteil 19 und dem Wellenflansch 20 gebildet und soll die gleichen Merkmale aufweisen, wie die erstgenannte.

In Fig. 2 sind Teile des Gleichlauffestgelenks 13 und der Radnabe 30 aus Fig. 1 vergrößert dargestellt. Das Gleichlauf­ festgelenk 13 wird von einem Deckel 49 verschlossen. Wie mit gestrichelten Linien angedeutet, ist die Radnabe 30 vor der Lagermontage mit einem hülsenförmigen Ansatz 31 versehen, an dem eine Außenverzahnung 32 ausgebildet ist. Hinter dieser ist eine zylindrische Zentrierfläche 33 vorgesehen, die von einer radialen Anschlagfläche 34 begrenzt wird. Das Bauteil 26, das eine Lagerrille 35 bildet, hat auf der Innenseite eine Stütz­ fläche 36, eine Innenverzahnung 37, die mit der Außenverzah­ nung 32 zusammengreift, eine Sitzfläche 38, die auf der Zen­ trierfläche 33 aufsitzt, sowie eine Stirnfläche 39, die an der Anschlagfläche 34 anliegt. Nach dem Aufschieben des Bauteils 26 auf die Nabe 30 wird der Ansatz 31 aufgeweitet, so daß er sich als Bund 40 gegen die Stützfläche 36 anlegt.

Hiermit wird zugleich das Kugellager 28 komplettiert und ein­ gestellt, von dem eine äußere Lagerrille 41 und eine Lagerku­ gel 42 sowie ein Lagerkäfig 43 erkennbar sind. Wie weiter zu erkennen ist, sind am Gelenkaußenteil 25 und am Bauteil 26 Ringzylinderansätze mit ineinandergreifenden Stirnverzahnungen 45, 46 ausgebildet.

In Fig. 3 ist die in Fig. 1 mit X bezeichnete Einzelheit der Verbindungsanordnung nochmals vergrößert dargestellt. Die Ver­ zahnungen 45, 46 sind jeweils in Ringzylindern 75, 76 am Ge­ lenkaußenteil 25 bzw. an dem Bauteil 26 ausgebildet. Die vorderen Stirnflächen werden von Abschnitten von Innenkonusflä­ chen 73, 74 gebildet. Die Basis der Verzahnungen bilden je­ weils Teile von Radialflächen 77, 78.

Auf den Außenumfang der Stirnverzahnungen 45, 46 sind Umfangs­ nuten 47, 48 ausgebildet, die sich zu einer im wesentlichen geschlossenen Ringnut ergänzen, in der ein Sicherungsring 50 einsitzt. Die seitlichen Flanken 51, 52 des Sicherungsrings 50 sind parallel zueinander und liegen in normalen Ebenen bezogen auf die Längsachse der zu verbindenen Teile. Entsprechend sind die nicht näher bezeichneten Flanken der Umfangsnuten 47, 48 ausgerichtet, die somit Rechtecknuten bilden. Die Verzahnungen 45, 46 sind so ausgebildet sind, daß sie bei spielfreier Anla­ ge der Zahnflanken im Umfangssinn gegeneinander axial ver­ schiebbar sind, muß der Sicherungsring 50 im wesentlichen spielfrei in beide Umfangsnuten 47, 48 eingreifen, d. h. es ist nur ein Montagespiel in der Größenordnung von ca. 1/10 mm zu­ lässig.

Fig. 4 zeigt die in Fig. 1 als X bezeichnete Einzelheit in Vergrößerung in einer Abwandlung. Am Gelenkaußenteil 25 ist eine Stirnverzahnung 45 ausgebildet, am Bauteil 26 eine Stirn­ verzahnung 46. Die Verzahnungen 45, 46 sind jeweils an Ringzy­ lindern 75, 76 am Gelenkaußenteil 25 bzw. an dem Bauteil 26 ausgebildet. Die vorderen Stirnflächen werden von Abschnitten von Innenkonusflächen 73, 74 gebildet. Die Basis der Verzah­ nungen bilden jeweils Teile von Radialflächen 77, 78.

Jeweils außen an den Stirnverzahnungen sind Umfangsnuten 63, 64 ausgeführt, die übereinstimmende Breite haben, aber axial zueinander versetzt sind. In den Umfangsnuten sitzt ein Siche­ rungsring 70 ein. Der Sicherungsring 70 hat im Bereich seines Eingriffs mit den Umfangsnuten 63, 64 einen Winkel miteinander bildende, sich nach außen öffnenden Flanken 71, 72. Die jewei­ ligen Flanken der Umfangsnuten 63, 64 entsprechen in ihrer Ausrichtung den Flanken des Sicherungsringes 70. Die Umfangs­ nuten 63, 64 sind um einen geringen Betrag axial zueinander versetzt und bilden somit eine hin- und herspringende Ringnut. Bei Verbindungsanordnungen der hier gezeigten Art mit einem axialen Versatz der Umfangsnuten ist davon auszugehen, daß die Verzahnungen 45, 46 sich bei spielfreier Anlage in Umfangs­ richtung zugleich axial aneinander auf Druck abstützen. Ein in dieser Position eingesetzter Sicherungsring 70 legt sich dann unter Druckvorspannung spielfrei mit der Flanke 72 an der rechts liegenden Flanke der Umfangsnut 63 in der Stirnverzah­ nung 45 an und mit der Flanke 71 ausschließlich an der links liegenden Flanke der Umfangsnut 64 in der Stirnverzahnung 46. Gegenüber der jeweils anderen Flanke der Umfangsnut ist ein Spiel zulässig, daß größer ist als ein Montagespiel. Der keil­ förmige Sicherungsring 70 kann mit Radialvorspannung einge­ setzt werden. Ein radiales Einziehen des Ringes in die Um­ fangsnuten erzeugt eine axiale Druckvorspannung zwischen den Stirnverzahnungen. Die Tiefe der Umfangsnuten 63, 64 ist mit t und die Breite der Umfangsnuten ist mit b bezeichnet. Die ra­ diale Höhe des Verzahnungseingriffs ist mit h und die Ein­ griffstiefe des Verzahnungseingriffs ist mit s bezeichnet.

In Fig. 5 sind zwei erfindungsgemäße Bauteile 25, 26 mit inei­ nandergreifenden Stirnverzahnungen 45, 46 gezeigt. Die Stirn­ verzahnungen haben in radialer Ansicht achsparallel verlaufen­ de Flanken. Die Stirnflächen der Stirnverzahnungen 45, 46 ha­ ben jeweils geringen axialen Abstand gegenüber dem anderen Bauteil der Verbindung. In die nicht im einzelnen erkennbaren Umfangsnuten ist ein Sicherungsring 70 eingesetzt.

Die Form der Verzahnung ist im einzelnen aus Fig. 6 ersicht­ lich. Das Bauteil 25 hat jeweils sich gegenüberliegend zwei Zähne 85, 86, 92, 93 mit in der Zeichnung horizontal liegenden Flanken, drei Zähne 81, 82, 83, 88, 89, 90 mit in der Zeich­ nung vertikal verlaufenden Flanken sowie Eckzähne 84, 87, 91, 94. Das zweite Bauteil 26 hat dementsprechend jeweils sich ge­ genüberliegend zwei Zähne 105, 106, 112, 113 mit vertikal ver­ laufenden Flanken, drei Zähne 101, 102, 103, 108, 109, 110 mit in der Zeichnung horizontal verlaufenden Flanken sowie Eckzäh­ ne 104, 107, 111, 114. Es wird deutlich, daß die jeweiligen Eckzähne beider Bauteile 25, 26 nicht miteinander interferie­ ren und daß die Zähne in jedem der Bauteile 25, 26 durch zwei Gruppen von einen ursprünglich zylindrischen Ringkörper je­ weils doppelt durchsetzende, zueinander parallele Nutenbahnen hergestellt sind. Hierbei sind die Nutenbahnen symmetrisch zu zueinander senkrecht liegenden radialen Ebenen 80, 100.

In Fig. 7 ist dargestellt, wie an dem Bauteil 25 aus einem zunächst voll ausgebildeten Ringzylinder 75 mit dem Innenradi­ us d/2 und dem Außenradius D/2 durch Räumen von vier vertika­ len Nutenbahnen und drei horizontalen Nutenbahnen das Bild der schon vorher bezeichneten Zähne 81-94 entsteht. Hierbei ist mit t die Breite der hier nicht im einzelnen bezeichneten Lüc­ ken angezeigt.

In Fig. 8 ist das Endergebnis des Arbeitsvorgangs nach Fig. 7 in um 90° gedrehter Stellung gezeigt, wobei diese Darstel­ lung auch als Teil 26 in zum Teil 25 nach Fig. 7 passender Stellung aufgefasst werden kann. Jeweils zwischen den Zähnen 81-84 sind Lücken 121-134 bezeichnet. Die Nutenbahnen haben den Ringzylinder bis auf die Stirnfläche des Bauteils geräumt.

In Fig. 9 sind zwei erfindungsgemäße Bauteile 25, 26 mit inei­ nandergreifenden Stirnverzahnungen 45, 46 gezeigt. Die Stirn­ verzahnungen haben in radialer Ansicht achsparallel verlaufen­ de Flanken. Die Stirnflächen der Stirnverzahnungen 45, 46 ha­ ben jeweils geringen axialen Abstand gegenüber dem anderen Bauteil der Verbindung. In die nicht im einzelnen erkennbaren Umfangsnuten ist ein Sicherungsring 70 eingesetzt.

Die Form der Verzahnung ist im einzelnen aus Fig. 10 ersicht­ lich. Das Bauteil 25 hat jeweils sich gegenüberliegend zwei Zähne 81, 82, 88, 89 mit in der Zeichnung vertikal liegenden Flanken, zwei Zähne 85, 86, 92, 93 mit in der Zeichnung hori­ zontal verlaufenden Flanken sowie Eckzähne 87, 91, 94. Das zweite Bauteil 26 hat dementsprechend jeweils sich gegenüber­ liegend zwei Zähne 101, 102, 108, 109 mit vertikal verlaufen­ den Flanken, zwei Zähne 105, 106, 112, 113 mit in der Zeich­ nung horizontal verlaufenden Flanken sowie Eckzähne 107, 111, 114. Es wird deutlich, daß jeweils nur drei Eckzähne vorhanden sind, die nicht miteinander interferieren und daß die Zähne in jedem der Bauteile 25, 26 durch zwei Gruppen von einen ur­ sprünglich zylindrischen Ringkörper jeweils doppelt durchset­ zende zueinander parallele Nutenbahnen hergestellt sind. Hier­ bei sind die Nutenbahnen unsymmetrisch zu zueinander senkrecht liegenden radialen Ebenen 80, 100, wodurch ein nur zu einer Winkelhalbierenden zwischen den Ebenen 80, 100 symmetrisches Bild von Zähnen und Lücken entsteht. Der passende Eingriff der Verzahnungen der Bauteile 25, 26 ist hierdurch in um 180° zu­ einander verdrehter Position möglich, ausgehend vom deckungs­ gleichen Bild von Zähnen und Lücken.

In Fig. 11 ist dargestellt, wie an dem Bauteil 25 aus einem zunächst voll ausgebildeten Ringzylinder 75 mit dem Innenradi­ us d/2 und dem Außenradius D/2 durch Räumen von drei vertikalen Nutenbahnen und drei horizontalen Nutenbahnen das Bild der schon vorher bezeichneten Zähne 81, 82, 85, 86, 87, 88, 89, 91, 99, 93, 94 entsteht. Hierbei ist mit t die Breite der nicht im einzelnen bezeichneten Lücken angezeigt.

In Fig. 12 ist das Endergebnis des Arbeitsvorganges nach Fig. 11 in um 90° gedrehter Stellung gezeigt. Jeweils zwischen den Zähnen 81-84 sind Lücken 121, 122, 125, 126, 127, 128, 129, 130, 132, 133, 134 bezeichnet. Die Nutenbahnen haben den Ringzylinder bis auf die Stirnfläche des Bauteils 25 geräumt.

In Fig. 13 ist das Bauteil 25 nach Fig. 8 nach perspektivi­ scher Ansicht dargestellt, wobei die gleichen Bezugszeichen verwendet sind. Auf die Beschreibung der Fig. 8 wird insoweit Bezug genommen.

In Fig. 14 sind zwei erfindungsgemäße Bauteile 25, 26 mit in­ einandergreifenden Stirnverzahnungen 45, 46 gezeigt, deren Zähne Zahnflächen haben, die in radialer Ansicht gleich große, sich in entgegengesetztem Sinn öffnende Winkel miteinander bilden. Die Stirnflächen der Stirnverzahnungen 45, 46 haben geringen axialen Abstand gegenüber dem anderen Bauteil der Verbindung. Ein in die nicht erkennbaren Umfangsnuten einge­ setzter Sicherungsring sichert die Verbindung.

Claims (14)

1. Verbindungsanordnung, insbesondere an einer Gelenkwelle, umfassend eine Stirnverzahnung (45) an einem ersten Bau­ teil (25) und eine Stirnverzahnung (46) an einem weiteren Bauteil (26), wobei die Stirnverzahnungen (45, 46) Zähne (81-94, 101-114) und Lücken (121-134) umfassen, die axial ineinandergesteckt sind und im Umfangssinn spielfrei ineinandergreifen und die Zähne der Stirnverzahnungen (45, 46) am Außenumfang jeweils nach außen offene von zwei Flanken begrenzte Umfangsnuten (47, 48; 63, 64) ha­ ben, die bei ineinandergesteckten Stirnverzahnungen mit­ einander eine in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut bil­ den, in der ein Sicherungsring (50, 70) außen einsitzt, wobei die Zähne (81-94, 101-114) an beiden Bauteilen - erstes Bauteil (25) und weiteres Bauteil (26) - jeweils innerhalb eines Zylinderringraums (75, 76) angeordnet sind und die Lücken (121-134) paarweise innerhalb von zwei Gruppen von rechtwinklig zueinander verlaufenden durchgehenden Nutenbahnen gebildet werden, wobei die Nu­ tenbahnen den jeweiligen Zylinderringraum jeweils zweimal durchsetzen, dadurch gekennzeichnet, daß das Bild der Zähne (81-94, 101-114) und Lücken (121-­ 134) in Stirnansicht an beiden Bauteilen - Gelenkaußen­ teil (25) und weiteres Bauteil (26) - gleich ist und - ausgehend vom deckungsgleichen Bild der Zähne und Lücken an beiden Bauteilen - nach relativer Verdrehung der Bau­ teile um 90° oder 180° ein sich passend ergänzendes Bild der Zähne (81-94, 101-114) und Lücken (121-134) in Stirn­ ansicht an beiden Bauteilen gegeben ist.

2. Verbindungsanordnung, insbesondere an einer Gelenkwelle, umfassend eine Stirnverzahnung (45) an einem ersten Bau­ teil (25) und eine Stirnverzahnung (46) an einem weiteren Bauteil (26), wobei die Stirnverzahnungen (45, 46) Zähne (81-94, 101-114) und Lücken (121-134) umfassen, die axial ineinandergesteckt sind und im Umfangssinn spielfrei ineinandergreifen und die Zähne der Stirnverzahnungen (45, 46) am Außenumfang jeweils nach außen offene von zwei Flanken begrenzte Umfangsnuten (47, 48; 63, 64) ha­ ben, die bei ineinandergesteckten Stirnverzahnungen mit­ einander eine in Umfangsrichtung verlaufende Ringnut bil­ den, in der ein Sicherungsring (50, 70) außen einsitzt, daß die Zähne an beiden Bauteilen - erstes Bauteil (25) und weiteres Bauteil (26) - jeweils innerhalb eines Zy­ linderringraums (75, 76) angeordnet sind und die Lücken (121-134) paarweise fluchtend innerhalb von zwei Gruppen von rechtwinklig zueinander verlaufenden durchgehenden Nutenbahnen liegen, wobei die Nutenbahnen den jeweiligen Zylinderringraum jeweils zweimal durchsetzen, dadurch gekennzeichnet,
daß sich an dem Zylinderringraum (75, 76) jeweils das Verhältnis von innerem Durchmesser d und äußerem Durch­ messer D wie d.√2 ≧ D verhält, wobei sich die Breite t der Zähne und Lücken bei einer Anzahl z von Zähnen und von Lücken mit:
bemißt.

3. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Bauteil (26) mit einer Radnabe (30) ver­ bunden oder integraler Bestandteil der Radnabe ist.

4. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das weitere Bauteil (26) ein Wellenflansch eines Dif­ ferentialgetriebezapfens oder einer Anschlußwelle ist.

5. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lücken (121-134) enthaltenden Nutenbahnen je­ der Gruppe symmetrisch zu einer durch die Längsachse der Bauteile verlaufenden Radialebene (80, 100) angeordnet sind.

6. Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken (121-134) jeweils paarweise in einer er­ sten Gruppe von zwei oder vier Nutenbahnen liegen und in einer zweiten Gruppe von rechtwinklig dazu verlaufenden drei oder fünf Nutenbahnen liegen (Fig. 5-8).

7. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Lücken (121, 122, 125-130, 132-134) jeweils paarweise enthaltenden Nutenbahnen jeder Gruppe unsymme­ trisch zu einer durch die Längsachse der Bauteile verlau­ fenden Radialebene (80, 100) angeordnet sind (Fig. 9-­ 12).

8. Verbindungsanordnung nach einem der Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lücken (121, 122, 125-130, 132-134) jeweils paar­ weise in zwei Gruppen von jeweils drei oder fünf recht­ winklig zueinander verlaufenden Nutenbahnen liegen.

9. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der Stirnverzahnungen (45, 46) parallel zu den den Bezug bildenden Radialebenen (80, 100) ausgerich­ tete Flanken aufweisen.

10. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne der Stirnverzahnungen (45, 46) die den Bezug bildenden Radialebenen (80, 100) unter einem Winkel kreu­ zende Flanken haben, wobei die Winkel zwischen den Flanken jedes Zahns entgegengesetzt geöffnet und gleich groß sind.

11. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnuten (47, 48) in den Zähnen der beiden Stirnverzahnungen (45, 46) und der Sicherungsring (50) zueinander parallele Flanken (51, 52) haben, die in achs­ normalen Radialebenen liegen.

12. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnuten (63, 64) in den Zähnen der beiden Stirnverzahnungen (45, 46) und der Sicherungsring (70) Flanken (71, 72) haben, die gegenüber einer achsnormalen Radialebene einen Winkel einschließen, der sich radial nach außen öffnet.

13. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Sicherungsring (50, 70) spielfrei mit beiden Flanken in den Umfangsnuten (47, 48, 63, 64) einsitzt.

14. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsnuten (47, 63) in den Zähnen der einen Stirnverzahnung (45) axial zu den Umfangsnuten (48, 64) in den Zähnen der anderen Stirnverzahnung (46) so ver­ setzt sind, daß die Flanken (51, 52; 71, 72) des Siche­ rungsrings (50, 70) jeweils nur mit denjenigen Flanken der Umfangsnuten in Anlage sind, die jeweils der anderen Stirnverzahnung (45, 46) zugewandt sind.