DE102005036789B4

DE102005036789B4 - Antriebsanordnung an einem Zwischenlager

Info

Publication number: DE102005036789B4
Application number: DE102005036789A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. Cermak
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2005-08-02
Filing date: 2005-08-02
Publication date: 2009-10-01
Anticipated expiration: 2025-08-03
Also published as: DE102005036789A1; CN1907748B; US7677983B2; US20070093304A1; CN1907748A

Abstract

Antriebsanordnung einer Gelenkwelle, umfassend
ein Zwischenlager (31);
ein Gleichlaufdrehgelenk (34);
einen Wellenzapfen (33) mit einer Lagersitzfläche, die in dem Zwischenlager (31) drehbar aufgenommen ist und sich zwischen einem Lageranschlag (30) und Axialsicherungsmitteln erstreckt und einen ersten Zapfendurchmesser (D1) aufweist, sowie mit einem freien Zapfenende, das in ein Gelenkinnenteil (36) des Gleichlaufdrehgelenks (34) eingesteckt ist und einen zweiten Zapfendurchmesser (D2) aufweist, wobei eine erste Zapfenlänge (L1) zwischen der Lagermitte des Zwischenlagers (31) bis zur Gelenkmitte des Gleichlaufdrehgelenks (34) bemessen ist und eine freie zweite Zapfenlänge (L2) zwischen den Axialsicherungsmitteln bis zur Gelenkmitte bemessen ist;
einen Rollbalg (43), der mit einem ersten Bund (45) mit einem Gelenkaullenteil (35) des Gleichlaufdrehgelenks (34) verbunden ist und mit einem zweiten Bund (46) auf dem Wellenzapfen (33) aufsitzt;
dadurch gekennzeichnet,
daß das Verhältnis zwischen der zweiten Zapfenlänge (L2) und dem zweiten Zapfendurchmesser (D2) kleiner als 2,0 ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsanordnung einer Gelenkwelle, insbesondere einer Längsantriebswelle zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Antriebsanordnung umfaßt ein Zwischenlager, ein Gleichlaufdrehgelenk, einen Wellenzapfen, der in dem Zwischenlager drehbar gehalten ist und mit einem freien Zapfenende in das Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks eingesteckt ist, sowie einen Rollbalg, der mit einem ersten Bund mit dem Gelenkaußenteil verbunden ist und mit einem zweiten Bund auf dem Wellenzapfen aufsitzt.
Eine Antriebsanordnung mit einer Gelenkwelle und einem Zwischenlager der vorstehend genannten Artist beispielsweise aus der DE 196 52 100 C1 bekannt. Hierbei ist es grundsätzlich bereits als erstrebenswert angesehen worden, den axialen Abstand zwischen dem elastischen Zwischenlager einer Längsantriebswelle und dem benachbarten Gleichlaufdrehgelenk möglichst kurz auszuführen. Bei der Verwendung von Verschiebegelenken sind jedoch Wellenzapfen großer Länge erforderlich, da entsprechend lange Rollbälge vorgesehen werden müssen, die die Gelenkabdichtung auch bei extremen Axialverschiebungen in der Längswelle beschädigungsfrei aufnehmen.
Es sind jedoch auch bisher bei der Verwendung von Festgelenken nächst den elastischen Zwischenlagern von Längsantriebswellen relativ große Zapfenlängen des zwischengelagerten Wellenzapfens notwendig gewesen, um eine Montagemöglichkeit für den auf dem Wellenzapfen festzulegenden Bund des Rollbalges zu garantieren. Dieser muß zum Aufbringen des Spannbandes radial frei zugänglich sein. Eine derartige Antriebsanordnung ist aus der DE 199 43 880 C1 bekannt.
Die EP 1 519 063 A2 zeigt eine Antriebsstrangverbindung für Fahrzeuge mit einer Gelenkwelle, die über ein Gelenk mit einer Getriebewelle drehgekoppelt ist. Das getriebeseitige Gelenkteil ist über eine koaxial zur Getriebewelle angeordnete Spannmutter mit der Getriebewelle verbunden. Die Getriebewelle ist in einem Getriebegehäuse drehbar gelagert.
Aus der US 2002/0187841 A1 ist eine Antriebsanordnung mit einer Gelenkwelle und einem Zwischenlager bekannt. Der Abstand zwischen dem Zwischenlager und dem Gleichlaufdrehgelenk und damit die entsprechende Länge des Wellenzapfens ist verhältnismäßig groß. Das Gelenkaußenteil ist gegenüber dem Wellenzapfen mittels eines langen Rollbalgs abgedichtet.
Die bekannten Antriebsanordnungen führen zu niedrigen Biegeeigenfrequenzen der gesamten Längsantriebswelle, die in ungünstiger Weise im Betrieb leicht erreicht werden und starke Schwingungen im Bereich des Zwischenlagers verursachen können.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine verbesserte Antriebsanordnung einer Gelenkwelle, insbesondere einer Längsantriebswelle zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, vorzuschlagen, die eine erhöhte Biegeeigenfrequenz aufweist und bei der Schwingungsanregungen am Zwischenlager reduziert sind.
Eine erste Lösung hierfür besteht in einer Antriebsanordnung einer Gelenkwelle, insbesondere einer Längsantriebswelle zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
ein Zwischenlager; ein Gleichlaufdrehgelenk; einen Wellenzapfen mit einer Lagersitzfläche, die in dem Zwischenlager drehbar aufgenommen ist und sich zwischen einem Lageranschlag und Axialsicherungsmitteln erstreckt und einen ersten Zapfendurchmesser D1 aufweist, sowie mit einem freien Zapfenende, das in ein Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks eingesteckt ist und einen zweiten Zapfendurchmesser D2 aufweist, wobei eine erste Zapfenlänge L1 zwischen der Lagermitte des Zwischenlagers bis zur Gelenkmitte des Gleichlaufdrehgelenks bemessen ist und eine freie zweite Zapfenlänge L2 zwischen den Axialsicherungsmitteln bis zur Gelenkmitte bemessen ist; einen Rollbalg, der mit einem ersten Bund mit einem Gelenkaußenteil des Gleichlaufdrehgelenks verbunden ist und mit einem zweiten Bund auf dem Wellenzapfen aufsitzt; dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der zweiten Zapfenlänge L2 und dem zweiten Zapfendurchmesser D2 kleiner als 2,0 ist.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß der Wellenzapfen besonders kompakt gestaltet ist und eine verhältnismäßig geringe Länge aufweist, so daß die Biegeeigenfrequenzen der Gelenkwelle erhöht werden. Dies führt zu einer Verringerung der Schwingungen am Zwischenlager, was sich günstig auf den Verschleiß und die Lebensdauer auswirkt. Gleichzeitig wird die eingangs genannte Forderung erfüllt, daß der zweite Bund des Rollbalges zur Montage noch frei zugänglich ist.
Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen der freien zweiten Zapfenlänge L2 und dem ersten Zapfendurchmesser D1 im Bereich des Zwischenlagers kleiner als 1,8. Weiterhin ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und dem zweiten Zapfendurchmesser D2 im Bereich des Gleichlaufgelenks kleiner als 2,8 ist. Das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und dem ersten Zapfendurchmesser D1 im Bereich des Zwischenlagers ist vorzugsweise kleiner als 2,2. Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Wellenzapfen eine dritte Zapfenlänge L3, die zwischen dem zweiten Bund des Rollbalgs und der Gelenkmitte bemessen ist, wobei das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und der dritten Zapfenlänge L3 größer als 1,8 ist. In Konkretisierung ist der Rollbalg mittels einer Blechkappe mit dem Gelenkaußenteil verbunden, wobei die Blechkappe eine Kappenlänge L4 zwischen dem Gelenkaußenteil und dem ersten Bund hat, wobei das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und der Kappenlänge L4 größer als 2,5 ist. Insgesamt wird durch diese Maßnahmen ein kurzer Wellenzapfen erreicht, der höhere Biegeeigenfrequenzen an der Gelenkwelle erzeugt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der erste Bund in der Blechkappe eingeformt und der zweite Bund ist mit einem Spannband auf dem Wellenzapfen festgelegt. Der Rollbalg öffnet sich halbtorusförmig zum Wellenlager. Der Rollbalg hat einen den ersten Bund und den zweiten Bund verbindenden Wandungsabschnitt, der im gestreckten Zustand bei koaxial ausgerichtetem Gleichlaufdrehgelenk eine definierte Bogenlänge hat. Ein besonders kurzer Wellenzapfen wird erreicht, wenn die Bogenlänge so ausgelegt ist, daß am Rollbalg bereits bei Abwinklungen des Gleichlausdrehgelenks, die kleiner sind als der maximale Beugewinkel, eine Materialdehnung im Wandungsabschnitt auftritt. Dabei kann die Bogenlänge der neutralen Phase der Rollbalgwandung bzw. die axiale Ausdehnung des halbtorusförmigen Rollbalgs wesentlich dadurch reduziert werden, so daß dieser bereits bei relativ geringen Beugewinkeln von kleiner 12°, insbesondere kleiner 7°, den Bereich der Materialdehnung erreichen soll. Es ist klar, daß es sich hierbei um spezielle Rollbälge für den Anwendungsfall in Längsantriebswellen handelt, die nicht nach der möglicherweise größeren Beugekapazität der verwendeten Gleichlaufdrehgelenke ausgelegt sein müssen.
Eine zweite erfindungsgemäße Lösung besteht in einer Antriebsanordnung einer Gelenkwelle, insbesondere einer Längsantriebswelle zum Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
ein Zwischenlager; ein Gleichlaufdrehgelenk; einen Wellenzapfen mit einer Lagersitzfläche, die in dem Zwischenlager drehbar aufgenommen ist und sich zwischen einem Lageranschlag und Axialsicherungsmitteln erstreckt und einen ersten Zapfendurchmesser D1 aufweist, sowie mit einem freien Zapfenende, das in ein Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks eingesteckt ist und einen zweiten Zapfendurchmesser D2 aufweist, wobei eine erste Zapfenlänge L1 zwischen der Lagermitte des Zwischenlagers bis zur Gelenkmitte des Gleichlaufdrehgelenks bemessen ist und eine freie zweite Zapfenlänge L2 zwischen den Axialsicherungsmitteln bis zur Gelenkmitte bemessen ist; einen Membranbalg, der mit einem ersten Bund mit einem Gelenkaußenteil des Gleichlaufdrehgelenks verbunden ist und mit einem zweiten Bund auf dem Wellenzapfen aufsitzt; dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der zweiten Zapfenlänge L2 und dem zweiten Zapfendurchmesser D2 im Bereich des Gleichlaufdrehgelenks kleiner als 1,25 ist.
Die Bauform der Membrandichtung als solches läßt hierbei einen nochmals reduzierten Abstand zwischen der zur Befestigung der Membrandichtung auf dem Gelenkaußenteil vorgesehenen Blechhülse und damit eine nochmalige Reduzierung des axialen Abstandes von der konstruktiven Mitte der elastischen Wellenlagerung zur Mitte des Gleichlaufdrehgelenks zu. Hierdurch ergeben sich besonders hohe Biegeeigenfrequenzen der Gelenkwelle.
Vorzugsweise ist das Verhältnis zwischen der freien zweiten Zapfenlänge L2 und dem ersten Zapfendurchmesser D1 im Bereich des Zwischenlagers kleiner als 1,1. Weiterhin ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und dem zweiten Zapfendurchmesser D2 im Bereich des Gleichlaufgelenks kleiner als 2,0 ist. Das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und dem ersten Zapfendurchmesser D1 im Bereich des Zwischenlagers ist vorzugsweise kleiner als 1,55.
Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Wellenzapfen eine dritte Zapfenlänge L3, die zwischen dem zweiten Bund des Membranbalgs und der Gelenkmitte bemessen ist, wobei das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und der dritten Zapfenlänge L3 größer als 2,35 ist. In Konkretisierung ist der Membranbalg mittels einer Blechkappe mit dem Gelenkaußenteil verbunden, wobei die Blechkappe eine Kappenlänge L4 zwischen dem Gelenkaußenteil und dem ersten Bund hat, wobei das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und der Kappenlänge L4 größer als 3,0 ist. Insgesamt wird durch diese Maßnahmen ein besonders kurzer Wellenzapfen erreicht, so daß höhere Biegeeigenfrequenzen der Gelenkwelle erreicht werden.
Anstelle der Festlegung des zweiten Bundes mittels eines Spannbandes kann bei der Verwendung eines Membranbalgs die Festlegung des zweiten Bundes auf dem Wellenzapfen mit einem in eine entsprechende Ringnut eingelegten Sicherungsring bewerkstelligt werden. Die genannten zweiten Bunde beider Dichtbälge können in eine entsprechende Nut des Wellenzapfens eingreifen. Dieser kann im Sitzbereich auch von konstantem Durchmesser sein. Alternativ hierzu können die Dichtbälge mit ihren zweiten Bunden auch in eine Ringnut einer Zwischenhülse eingereifen, die auf dem Wellenzapfen zwischen dem Zwischenlager und dem Gleichlaufdrehgelenk gehalten ist. Die Membrandichtung hat bevorzugt eine Form, bei der Ringwellen um eine radiale Mittelebene oszillieren. Auch hiermit wird das Prinzip verfolgt, die verwendete Membrandichtung bereits bei geringen Beugewinkeln des Gleichlaufdrehgelenks in den Bereich elastischer Dehnung gelangen zu lassen, insbesondere bei Beugewinkeln kleiner 7,5°, bevorzugt sogar bei Beugewinkeln kleiner 3,5°. Das genannte Wellenlager ist üblicherweise jeweils das elastische Zwischenlager bzw. Mittenlager einer Längsantriebswelle, wie bereits mehrfach erwähnt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Gelenkabdichtungen sind in den Zeichnungen im Vergleich mit einer solchen nach dem Stand der Technik beschrieben.
1 zeigt eine Gelenkabdichtung eines Gleichlaufdrehgelenks an einem Zwischenlager nach dem Stand der Technik;
2 zeigt eine erfindungsgemäße Gelenkabdichtung eines Gleichlaufdrehgelenks an einem Zwischenlager in einer ersten Ausführungsform;
3 zeigt eine erfindungsgemäße Gelenkabdichtung eines Gleichlaufdrehgelenks an einem Zwischenlager in einer zweiten Ausführungsform.
4 zeigt eine erfindungsgemäße Gelenkabdichtung eines Gleichlaufdrehgelenks an einem Zwischenlager in einer dritten Ausführungsform.
In 1 ist ein Teil eines Längsantriebsstrangs eines Kraftfahrzeugs gezeigt, wobei ein elastisches Zwischenlager 11 erkennbar ist, in dem über ein Wälzlager 12 ein Wellenzapfen 13 gelagert ist. Hierfür hat der Wellenzapfen 13 eine Lagersitzfläche, die sich zwischen einem Lageranschlag 10 und Axialsicherungsmitteln zur Fixierung des Lagerinnenrings erstreckt. Mit dem Wellenzapfen 13 ist ein Gleichlaufdrehgelenk 14 verbunden, das hier als Gegenbahngelenk ausgeführt ist. Das Gelenk umfaßt als wesentliche Bestandteile ein Gelenkaußenteil 15, ein Gelenkinnenteil 16, drehmomentübertragende Kugeln 17 und einen Kugelkäfig 18. Die nicht näher bezeichneten Bahnpaare, in denen die drehmomentübertragenden Kugeln 17 gehalten sind, öffnen sich über dem Umfang abwechselnd in entgegengesetzte axiale Richtungen (Gegenbahngelenk). Das Gelenkinnenteil 16 ist mittels eines Sicherungsringes 19 auf dem Wellenzapfen 13 festgelegt. Nach rechts ist das Gelenkaußenteil 15 und damit das gesamte Gelenk durch einen Blechdeckel 20 abgedichtet. Die Abdichtung des Gelenks gegenüber dem Wellenzapfen 13 wird von einer Gelenkabdichtung 21 wahrgenommen, die eine mit dem Gelenkaußenteil 15 verbundene Blechkappe 22, einen Rollbalg 23 und ein Spannband 24 umfaßt. Ein erster wulstförmiger Bund 25 des Rollbalges ist in der Blechkappe 22 eingeformt. Ein zweiter Bund 26 liegt unmittelbar auf dem Wellenzapfen 13 auf und ist mit dem Spannband 24 axial fixiert. Um das Spannband 24 auf dem Bund 26 festlegen zu können, bedarf es eines axialen Abstandes zwischen der Blechkappe 22 und dem elastischen Zwischenlager 11. Dies führt zu einer großen axialen Länge des Wellenzapfens 13. Durch diese Zapfenlänge wird die Biegeeigenfrequenz der Gelenkwelle, zu der der Wellenzapfen gehört, nachteilig beeinflußt, indem eine größere Zapfenlänge eine niedrigere und damit ungünstigere Biegeeigenfrequenz verursacht. Von der genannten Gelenkwelle ist ein erster rohrförmiger Wellenabschnitt 27 erkennbar, der an den Wellenzapfen 13 angeschweißt ist, sowie ein über ein Übergangsstück 28 angeschweißter Hohlwellenabschnitt 29.
In 2 sind gleiche Einzelheiten wie in 1 mit um 20 erhöhten Bezugsziffern belegt. Auf die Beschreibung der 1 kann insoweit weitgehend Bezug genommen werden. Es ist ersichtlich, daß der Wellenzapfen 33 im Bereich des Wälzlagers 32 eine Lagersitzfläche aufweist, mit der er in einem Lagerinnenring des Wälzlagers 32 drehbar aufgenommen ist. Die Lagersitzfläche, die sich zwischen einem Lageranschlag 30 und Axialsicherungsmitteln erstreckt, hat einen ersten Zapfendurchmesser D1. An seinem freien Zapfenende, das in das Gelenkinnenteil 36 des Gleichlaufdrehgelenks 34 eingesteckt ist, hat der Wellenzapfen 33 einen zweiten Zapfendurchmesser D2. Zwischen der Lagermitte des Zwischenlagers 31 bis zur Gelenkmitte des Gleichlaufdrehgelenks 34 ist eine erste Zapfenlänge L1 und zwischen den Axialsicherungsmitteln bis zur Gelenkmitte ist eine freie zweite Zapfenlänge L2 definiert. Weiterhin ist am Wellenzapfen 33 eine dritte Zapfenlänge L3 zwischen dem zweiten Bund 46 des Rollbalgs 43 und der Gelenkmitte definiert. Die Blechkappe 42 hat eine Kappenlänge L4, die sich zwischen dem Gelenkaußenteil 35 und dem ersten Bund 46 erstreckt.
Erfindungsgemäß ist das Verhältnis zwischen der zweiten Zapfenlänge L2 und dem zweiten Zapfendurchmesser D2 kleiner als 2,0, und beträgt vorliegend etwa 1,9. Weiterhin ist das Verhältnis zwischen der freien zweiten Zapfenlänge L2 und dem ersten Zapfendurchmesser D1 im Bereich des Zwischenlagers vorzugsweise kleiner als 1,8 und beträgt hier etwa 1,6. Das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und dem zweiten Zapfendurchmesser D2 im Bereich des Gleichlaufgelenks ist insbesondere kleiner als 2,8 ist und beträgt vorliegend etwa 2,4. Das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und dem ersten Zapfendurchmesser D1 im Bereich des Zwischenlagers ist vorzugsweise kleiner als 2,2 und beträgt hier etwa 2,0. Das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und der dritten Zapfenlänge L3 ist bevorzugt größer als 1,8 und beträgt vorliegend etwa 1,9. Das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und der Kappenlänge L4 ist vorzugsweise größer als 2,5 und beträgt hier etwa 3,0. Der nach diesen Bemessungsregelungen ausgelegte Wellenzapfen 33 baut gegenüber dem Wellenzapfen nach 1 wesentlich kürzer. Damit verlagern sich die Biegeeigenfrequenzen der Längsantriebswelle in Bereiche höherer Frequenzen, so daß die Schwingungsneigung am Zwischenlager 31 verringert wird.
Der Rollbalg 43 hat einen die beiden Bunde 44, 45 verbindenden Wandungsabschnitt, der in gestrecktem Zustand des Gleichlaufdrehgelenks 34 eine definierte Bogenlänge hat. Die Bogenlänge ist vorliegend so ausgelegt, daß am Rollbalg 43 bereits bei Abwinklungen des Gleichlaufdrehgelenks 34, die kleiner als der maximale Beugewinkel sind, eine Materialdehnung im Wandungsabschnitt auftritt. Der durch diese Bemessungsregelungen ausgelegte Rollbalg 43, der insbesondere bei Gelenkbeugewinkeln kleiner 12°, vorzugsweise sogar bereits bei Gelenkbeugewinkeln kleiner 7° in den Bereich der Materialdehnung gelangt, baut gegenüber dem Rollbalg nach 1 wesentlich kürzer, so daß dadurch auch die Blechkappe 42 kürzer ausgeführt werden kann und der Abstand von der Lagerungsmitte des Zwischenlagers 31 zur Gelenkmitte des Gleichlaufgelenks 34 nochmals kürzer wird. Damit werden die Biegeeigenfrequenzen der Längsantriebswelle nochmals erhöht.
In 3 sind gleiche Einzelheiten wie in 1 mit um 40 bzw. gleiche Einzelheiten wie in 2 mit um 20 erhöhten Bezugsziffern versehen. Insofern kann auf die Beschreibungen der 1 und 2 weitgehend Bezug genommen werden. Anstelle des Rollbalges nach dem Stand der Technik ist hier erfindungsgemäß eine Membrandichtung 63 vorgesehen, die um eine gedachte radiale Mittelebene wellenförmig von innen nach außen verläuft.
Erfindungsgemäß ist das Verhältnis zwischen der zweiten Zapfenlänge L2 und dem zweiten Zapfendurchmesser D2 im Bereich des Gleichlaufdrehgelenks kleiner als 1,25 und beträgt vorliegend etwa 1,15. Weiterhin ist das Verhältnis zwischen der freien zweiten Zapfenlänge L2 und dem ersten Zapfendurchmesser D1 im Bereich des Zwischenlagers vorzugsweise kleiner als 1,1 und beträgt hier etwa 1,0. Das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und dem zweiten Zapfendurchmesser D2 im Bereich des Gleichlaufgelenks ist insbesondere kleiner als 2,0 ist und beträgt vorliegend etwa 1,6. Das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und dem ersten Zapfendurchmesser D1 im Bereich des Zwischenlagers 51 ist vorzugsweise kleiner als 1,55 und beträgt hier etwa 1,4. Das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und der dritten Zapfenlänge L3 ist bevorzugt größer als 2,35 und beträgt vorliegend etwa 2,5. Das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge L1 und der Kappenlänge L4 ist vorzugsweise größer als 3,0 und beträgt hier etwa 3,5. Der nach diesen Bemessungsregelungen ausgelegte Wellenzapfen 53 baut gegenüber dem Wellenzapfen nach 2 nochmals kürzer. Damit verlagern sich die Biegeeigenfrequenzen der Längsantriebswelle in günstige Bereiche, nämlich höhere Frequenzen, so daß die Schwingungsanfälligkeit am Zwischenlager 51 verringert werden.
Auch hier hat der Membranbalg einen die beiden Bunde 65, 66 miteinander verbindenden Wandungsabschnitt, der im gestreckten Zustand bei koaxial ausgerichtetem Gleichlaufdrehgelenk 54 eine neutrale Phase definierter Länge im radialen Schnitt hat. Dabei ist die Länge der neutralen Phase so ausgelegt, daß am Membranbalg 63 bereits bei Abwinklungen des Gleichlausdrehgelenks 54, die kleiner sind als der maximale Beugewinkel, eine Materialdehnung im Wandungsabschnitt auftritt. Durch diese Ausgestaltung, wobei eine elastische Materialdehnung der Membrandichtung bereits bei Gelenkbeugewinkeln insbesondere kleiner 7,5°, vorzugsweise sogar bereits kleiner 3,5° eintritt, kann der Wellenzapfen 53 nochmals kürzer ausgelegt werden. Von diesen Gegebenheiten ausgehend kann die Blechkappe 62, in die die Membrandichtung 63 mit ihrem ersten Bund 65 eingeformt ist, axial sehr kurz ausgeführt werden, mit der Folge, daß hiermit wiederum der Abstand zwischen der Mitte der elastischen Wellenlagerung 51 und der Gelenkmitte des Gleichlaufdrehgelenks 54 gegenüber dem Stand der Technik und auch im Vergleich mit der Lösung gemäß 2 nochmals kürzer wird.
In 4 sind gleiche Einzelheiten wie in 3 mit um 20 erhöhten Bezugsziffern versehen. Insofern wird auf die Beschreibung der 3 weitestgehend Bezug genommen. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Wellenzapfen nach denselben Bemessungsregelungen ausgelegt, wie bei der Ausführungsform nach 3. Anstelle der Befestigung des Membranbalges 83 auf dem Wellenzapfen 73 ist vorliegend eine Zwischenhülse 91 mit einer Ringnut 92 vorgesehen, in die der zweite Bund 86 formschlüssig eingreift. Dabei ist der zweite Bund 86 mittels eines Sicherungsrings 86 an der Zwischenhülse 91 festgelegt. Die Zwischenhülse 91 ist mit leichter Pressung auf dem Wellenzapfen 73 gehalten, um Radialspiel und damit verbundene Unwuchten zu vermeiden. Außen hat die Zwischenhülse 91 eine Konusfläche 93, die sich in Richtung zum freien Ende des Wellenzapfens 73 verjüngt. Hiermit wird eine Zentrierung und Führung des Wellenzapfens 73 in das Wellenrohr 89 im Crashfall, das heißt nach einer Zerstörung des Gleichlaufdrehgelenks 74, erreicht.

10, 30, 50, 70: Anschlagfläche
11, 31, 51, 71: Zwischenlager
12, 32, 52, 72: Wälzlager
13, 33, 53, 73: Wellenzapfen
14, 34, 54, 74: Gleichlaufdrehgelenk
15, 35, 55, 75: Gelenkaußenteil
16, 36, 56, 76: Gelenkinnenteil
17, 37, 57, 77: Kugel
18, 38, 58, 78: Kugelkäfig
19, 39, 59, 79: Sicherungsring
20, 40, 60, 80: Deckel
21, 41, 61, 81: Abdichtanordnung
22, 42, 62, 82: Blechhülse
23, 43: Rollbalg
63, 83: Membrandichtung
24, 44: Spannband
64, 84: Sicherungsring
25, 45, 65, 85: erster Bund
26, 46, 66, 86: zweiter Bund
27, 47, 67, 87: Rohrwelle
28, 48, 68, 88: Übergangsstück
29, 49, 69, 89: Rohrwelle
91: Zwischenhülse
92: Ringnut
93: Konusfläche
D: Durchmesser
L: Länge

Claims

Antriebsanordnung einer Gelenkwelle, umfassend ein Zwischenlager (31); ein Gleichlaufdrehgelenk (34); einen Wellenzapfen (33) mit einer Lagersitzfläche, die in dem Zwischenlager (31) drehbar aufgenommen ist und sich zwischen einem Lageranschlag (30) und Axialsicherungsmitteln erstreckt und einen ersten Zapfendurchmesser (D1) aufweist, sowie mit einem freien Zapfenende, das in ein Gelenkinnenteil (36) des Gleichlaufdrehgelenks (34) eingesteckt ist und einen zweiten Zapfendurchmesser (D2) aufweist, wobei eine erste Zapfenlänge (L1) zwischen der Lagermitte des Zwischenlagers (31) bis zur Gelenkmitte des Gleichlaufdrehgelenks (34) bemessen ist und eine freie zweite Zapfenlänge (L2) zwischen den Axialsicherungsmitteln bis zur Gelenkmitte bemessen ist; einen Rollbalg (43), der mit einem ersten Bund (45) mit einem Gelenkaullenteil (35) des Gleichlaufdrehgelenks (34) verbunden ist und mit einem zweiten Bund (46) auf dem Wellenzapfen (33) aufsitzt; dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der zweiten Zapfenlänge (L2) und dem zweiten Zapfendurchmesser (D2) kleiner als 2,0 ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der freien zweiten Zapfenlänge (L2) und dem ersten Zapfendurchmesser (D1) im Bereich des Zwischenlagers (31) kleiner als 1,8 ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge (L1) und dem zweiten Zapfendurchmesser (D2) im Bereich des Gleichlaufgelenks (34) kleiner als 2,8 ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge (L1) und dem ersten Zapfendurchmesser (D1) im Bereich des Zwischenlagers (31) kleiner als 2,2 ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenzapfen (33) eine dritte Zapfenlänge (L3) aufweist, die zwischen dem zweiten Bund (46) des Rollbalgs (43) und der Gelenkmitte bemessen ist, wobei das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge (L1) und der dritten Zapfenlänge (L3) größer als 1,8 ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollbalg (43) mittels einer Blechkappe (42) mit dem Gelenkaußenteil (35) verbunden ist, wobei die Blechkappe (42) eine Kappenlänge (L4), die zwischen dem Gelenkaußenteil (35) und dem ersten Bund (45) bemessen ist, aufweist, wobei das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge (L1) und der Kappenlänge (L4) größer als 2,5 ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bund (45) in der Blechkappe (42) eingeformt ist und der zweite Bund (46) mit einem Spannband (44) auf dem Wellenzapfen (33) festgelegt ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Rollbalg (43) halbtorusförmig zu einem Wellenlager (32) hin öffnet.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Rollbalg (43) einen den ersten Bund (45) und den zweiten Bund (46) verbindenden Wandungsabschnitt aufweist, der im gestreckten Zustand bei koaxial ausgerichtetem Gleichlaufdrehgelenk (34) eine definierte Bogenlänge hat, wobei die Bogenlänge so ausgelegt ist, daß am Rollbalg (43) bereits bei Abwinklungen des Gleichlausdrehgelenks, die kleiner sind als der maximale Beugewinkel, eine Materialdehnung im Wandungsabschnitt auftritt.
Antriebsanordnung einer Gelenkwelle, umfassend ein Zwischenlager (51, 71); ein Gleichlaufdrehgelenk (54, 74); einen Wellenzapfen (53, 73) mit einer Lagersitzfläche, die in dem Zwischenlager (51, 71) drehbar aufgenommen ist und sich zwischen einem Lageranschlag (50, 70) und Axialsicherungsmitteln erstreckt und einen ersten Zapfendurchmesser (D1) aufweist, sowie mit einem freien Zapfenende, das in ein Gelenkinnenteil (56, 76) des Gleichlaufdrehgelenks eingesteckt ist und einen zweiten Zapfendurchmesser (D2) aufweist, wobei eine erste Zapfenlänge (L1) zwischen der Lagermitte des Zwischenlagers (51, 71) bis zur Gelenkmitte des Gleichlaufdrehgelenks (54, 74) bemessen ist und eine freie zweite Zapfenlänge (L2) zwischen den Axialsicherungsmitteln bis zur Gelenkmitte bemessen ist; einen Membranbalg (63, 83), der mit einem ersten Bund (65, 85) mit einem Gelenkaußenteil (55, 75) des Gleichlaufdrehgelenks (54, 74) verbunden ist und mit einem zweiten Bund (66, 86) mit dem Wellenzapfen (53, 73) verbunden ist; dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der zweiten Zapfenlänge (L2) und dem zweiten Zapfendurchmesser (D2) im Bereich des Gleichlaufdrehgelenks (54, 74) kleiner als 1,25 ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der zweiten Zapfenlänge (L2) und dem ersten Zapfendurchmesser (D1) im Bereich des Zwischenlagers (51, 71) kleiner als 1,1 ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge (L1) und dem zweiten Zapfendurchmesser (D2) im Bereich des Gleichlaufgelenks (54, 74) kleiner als 2,0 ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge (L1) und dem ersten Zapfendurchmesser (D1) im Bereich des Zwischenlagers (51, 71) kleiner als 1,55 ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wellenzapfen (53, 73) eine dritte Zapfenlänge (L3) aufweist, die zwischen dem zweiten Bund (66, 86) des Membranbalgs (63, 83) und der Gelenkmitte bemessen ist, wobei das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge (L1) und der dritten Zapfenlänge (L3) größer als 2,35 ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranbalg (63, 83) mittels einer Blechkappe (62, 82) mit dem Gelenkaußenteil (55, 75) verbunden ist, wobei die Blechkappe eine Kappenlänge (L4), die zwischen dem Gelenkaußenteil (55, 75) und dem ersten Bund (65, 85) bemessen ist, aufweist, wobei das Verhältnis zwischen der ersten Zapfenlänge (L1) und der Kappenlänge (L4) größer als 3,0 ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bund (65) in der Blechkappe (62) eingeformt ist und der zweite Bund (66) mittels eines Sicherungsrings (64) auf dem Wellenzapfen (53) festgelegt ist.
Antriebsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Bund (85) in der Blechkappe (82) eingeformt ist und der zweite Bund (86) mittels eines Sicherungsrings (84) auf einer Zwischenhülse (91), die auf den Wellenzapfen (73) aufgeschoben ist, festgelegt ist.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranbalg (63, 83) um eine radiale Mittelebene in Ringwellen oszilliert.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 10 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Membranbalg (63, 83) einen den ersten Bund (65, 85) und den zweiten Bund (66, 86) verbindenden Wandungsabschnitt aufweist, der im gestreckten Zustand bei koaxial ausgerichtetem Gleichlaufdrehgelenk (54, 74) eine neutrale Phase definierter Länge im radialen Schnitt hat, wobei die Länge der neutralen Phase so ausgelegt ist, daß am Membranbalg (63, 83) bereits bei Abwinklungen des Gleichlausdrehgelenks, die kleiner sind als der maximale Beugewinkel, eine Materialdehnung im Wandungsabschnitt auftritt.
Antriebsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß ein Wellenlager (32, 52, 72) Teil des elastischen Zwischenlagers (31, 51, 71) einer Längsantriebswelle ist.