DE102006026728B4 - Drive shaft assembly - Google Patents
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Abstract
Antriebswelleneinheit eines Kraftfahrzeugs, zumindest mit einer Welle (11) und einer Nabe (13), die auf ein Anschlussende (15) der Welle aufgesetzt ist, wobei die Welle und die Nabe über Passverzahnungsmittel (17, 19) zusammenwirken, wobei zwischen der Welle und der Nabe ein lösbarer Klemmsitz verwirklicht ist und wobei die Antriebswelleneinheit eine Fixiermutter (21) mit einem Innengewinde (23, 27) aufweist, das mit einem Aussengewinde (25) der Welle und einem Aussengewinde (25) der Nabe zusammenwirkt, um die Nabe (13) relativ zu der Welle (11) in axialer Richtung lösbar festzulegen, wobei die Passverzahnungsmittel (17, 19) der Welle und der Nabe entlang der Wellenachse (A) konisch verlaufen, um den Klemmsitz zu bewirken, dadurch gekennzeichnet, dass die Fixiermutter (21) ein Rechtsgewinde (23) und ein Linksgewinde (27) aufweist, die mit einem entsprechenden Aussengewinde (25) der Welle bzw. mit einem entsprechenden Aussengewinde (29) der Nabe – oder umgekehrt – zusammenwirken, so dass durch ein Festdrehen der Fixiermutter die Fixiermutter in einer axialen Richtung an der Welle verschraubt wird und zugleich die Nabe in derselben axialen Richtung an der Fixiermutter verschraubt und somit auf die Welle aufgezogen wird v wobei die Fixiermutter (21) innenseitig eine glatte Zentrierringfläche (31) aufweist, die mit einem Zentrierringabschnitt (33) der Welle (11) zusammenwirkt, um die Fixiermutter bezüglich der Welle in radialer Richtung zu zentrieren.A drive shaft unit of a motor vehicle, comprising at least one shaft (11) and a hub (13), which is mounted on a connection end (15) of the shaft, wherein the shaft and the hub on pass tooth means (17, 19) cooperate, wherein between the shaft and the hub is provided with a releasable clamping seat, and wherein the drive shaft unit has a fixing nut (21) with an internal thread (23, 27) which cooperates with an external thread (25) of the shaft and an external thread (25) of the hub to engage the hub (13 relative to the shaft (11) releasably fixed in the axial direction, wherein the spline means (17, 19) of the shaft and the hub along the shaft axis (A) taper to effect the clamping fit, characterized in that the fixing nut (21 ) has a right-hand thread (23) and a left-hand thread (27) which cooperate with a corresponding external thread (25) of the shaft or with a corresponding external thread (29) of the hub - or vice versa - so that by tightening the fixing nut, the fixing nut is screwed in an axial direction on the shaft and at the same time screwed the hub in the same axial direction on the fixing nut and thus wound onto the shaft v wherein the fixing nut (21) inside a smooth Zentrierringfläche (31 ) which cooperates with a centering ring portion (33) of the shaft (11) to center the fixing nut with respect to the shaft in the radial direction.
Description
Die Erfindung betrifft eine Antriebswelleneinheit eines Kraftfahrzeugs, die zumindest eine Welle und eine Nabe aufweist, die auf ein zugeordnetes Anschlussende der Welle aufgesetzt ist, wobei die Welle und die Nabe über Passverzahnungsmittel zusammenwirken.The invention relates to a drive shaft unit of a motor vehicle, which has at least one shaft and a hub, which is placed on an associated terminal end of the shaft, wherein the shaft and the hub cooperate via spline means.
Eine derartige Antriebswelleneinheit dient als schnell drehende Antriebswelle insbesondere zur Verbindung zweier Getriebeaggregate eines Kraftfahrzeugs, beispielsweise als Kardanwelle zwischen einem Verteilergetriebe und einem Achsgetriebe. Hierzu ist es bekannt, zwei einander zugeordnete Enden der Antriebswelleneinheit mittels einer Flanschverbindung drehfest miteinander zu koppeln. Eine solche Flanschverbindung ist jedoch unerwünscht platzaufwendig. Es ist auch bekannt, zwischen einer Welle und einer Nabe eine Steckverzahnung mit dauerhaftem Presssitz vorzusehen. Allerdings ist dann kein einfaches Lösen der Verbindung mehr möglich, beispielsweise zu Wartungs- oder Reparaturzwecken.Such a drive shaft unit serves as a fast-rotating drive shaft, in particular for connecting two gear units of a motor vehicle, for example as a cardan shaft between a transfer case and a transaxle. For this purpose, it is known to rotatably couple two mutually associated ends of the drive shaft unit by means of a flange connection with each other. However, such a flange connection is undesirable space consuming. It is also known to provide a spline with a permanent interference fit between a shaft and a hub. However, then no easier release of the connection is possible, for example for maintenance or repair purposes.
Die
Die
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Aus der
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Ein keilförmig sich verjüngendes Nutprofil an einem Wellenende Ist aus der
Die
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, für eine Antriebswelleneinheit eines Kraftfahrzeugs eine kompakte, dreh- und biegesteife und dennoch lösbare Verbindung von Welle und Nabe ohne Spiel in Dreh- oder Axialrichtung zu schaffen. Außerdem soll eine genaue Zentrierung von Welle und Nabe relativ zueinander möglich sein.It is an object of the invention to provide for a drive shaft unit of a motor vehicle, a compact, non-rotatable and rigid yet releasable connection of the shaft and hub without play in the rotational or axial direction. In addition, a precise centering of the shaft and hub should be possible relative to each other.
Diese Aufgabe wird durch eine Antriebswelleneinheit mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. Anspruchs 2 gelöst und insbesondere dadurch, dass zwischen der Welle und der Nabe ein lösbarer Klemmsitz verwirklicht ist, wobei die Antriebswelleneinheit eine Fixiermutter mit einem Innengewinde aufweist, das mit einem Außengewinde der Welle und einem Außengewinde der Nabe zusammenwirkt, um die Nabe relativ zu der Welle in axialer Richtung lösbar festzulegen.This object is achieved by a drive shaft unit having the features of claim 1 or claim 2, and in particular by the fact that between the shaft and the hub, a releasable clamping seat is realized, wherein the drive shaft unit has a fixing nut with an internal thread, with an external thread of the shaft and an outer thread of the hub cooperates to releasably fix the hub relative to the shaft in the axial direction.
Eine derartige Antriebswelleneinheit zeichnet sich also dadurch aus, dass die Welle und die Nabe mit Passverzahnungsmitteln versehen sind, über die die Welle und die Nabe nicht nur formschlüssig und somit drehwirksam verbunden sind. Sondern zwischen der Welle und der Nabe ist zugleich ein lösbarer Klemmsitz verwirklicht, beispielsweise durch angeschrägte (d. h. mit einem Winkelfehler behaftete) und/oder konische Ausbildung der genannten Passverzahnungsmittel oder durch konische Ausführung des nachstehend noch erläuterten Gewindes. Durch diesen Klemmsitz ist eine drehsteife spielfreie Kopplung von Welle und Nabe gewährleistet, wobei aufgrund des entlang eines Längsabschnitts der Welle erfolgenden Zusammenwirkens der genannten Passverzahnungsmittel von Welle und Nabe zugleich auch eine biegesteife Verbindung sicher gestellt ist. Die genannten Passverzahnungsmittel sind insbesondere durch eine Außenverzahnung an der Welle und eine entsprechende Innenverzahnung an der Nabe gebildet, wobei diese Verzahnungen sich nach Art einer Feder/Nut-Verbindung entlang der Wellenachse erstrecken und insbesondere durch eine evolventische Verzahnung gebildet sind.Such a drive shaft unit is thus characterized by the fact that the shaft and the hub are provided with spline means, over which the shaft and the hub are connected not only positively and thus rotationally effective. But between the shaft and the hub a releasable clamping seat is realized at the same time, for example by beveled (i.e., afflicted with an angle error) and / or conical design of the said keyway means or by conical execution of the below-explained thread. Through this clamping seat, a torsionally rigid backlash-free coupling of the shaft and hub is ensured, and at the same time a rigid connection is ensured due to the cooperation of the said spur gear means of the shaft and hub along a longitudinal section of the shaft. The said spur gear means are formed in particular by an external toothing on the shaft and a corresponding internal toothing on the hub, wherein these toothings extend in the manner of a spring / groove connection along the shaft axis and in particular are formed by an involute toothing.
Wichtig ist, dass der erläuterte Klemmsitz zwischen Welle und Nabe lösbar ist, so dass im Wartungs- oder Reparaturfall die Antriebswelleneinheit zerlegt werden kann. Damit im Betrieb der Antriebswelleneinheit eine stabile Kopplung von Welle und Nabe gewährleistet ist, sorgt eine Fixiermutter für eine axiale Festlegung der Nabe relativ zu der Welle, wobei wenigstens ein Innengewinde der Fixiermutter mit einem Außengewinde der Welle oder einem Außengewinde der Nabe (oder mit beiden Außengewinden) zusammenwirkt. Mittels der Fixiermutter kann auch der erläuterte Klemmsitz herbeigeführt werden, insbesondere durch konische Ausführung des Gewindes, falls der Klemmsitz nicht oder nicht ausschließlich mittels der Passverzahnungsmittel von Welle und Nabe bewirkt wird.It is important that the explained clamping seat between the shaft and hub is detachable, so that in case of maintenance or repair, the drive shaft unit can be disassembled. So that in the operation of Drive shaft unit ensures a stable coupling of shaft and hub, a fixing nut for an axial fixing of the hub relative to the shaft, wherein at least one internal thread of the fixing nut with an external thread of the shaft or an external thread of the hub (or with both external threads) cooperates. By means of the fixing nut and the explained clamping fit can be brought about, in particular by conical design of the thread, if the clamping seat is not or not exclusively effected by means of the spline means of shaft and hub.
Aufgrund der erläuterten Ausgestaltung der Antriebswelleneinheit und insbesondere aufgrund der gegenseitigen Verklemmung von Welle und Nabe wirksam vermieden werden.Due to the explained embodiment of the drive shaft unit and in particular due to the mutual jamming of the shaft and hub can be effectively avoided.
Der Verlauf des jeweiligen Passverzahnungsmittels von Welle und Nabe (Außenverzahnung bzw. Innenverzahnung) besitzt entlang der Wellenachse einen Schrägrichtungsfehler, um den erläuterten Klemmsitz zwischen Welle und Nabe zu bewerkstelligen. Mit anderen Worten verlaufen die Passverzahnungsmittel von Welle und Nabe entlang der Wellenachse nicht durchgehend geradlinig. Sondern die Passverzahnungsmittel können entlang der Wellenachse einen Knick oder zumindest abschnittsweise einen kurvenförmigen Verlauf besitzen, so dass durch axiales Aufsetzen der Nabe auf die Welle letztlich ein gegenseitiges Verklemmen bewirkt wird. Vorzugsweise verlaufen die Passverzahnungsmittel entlang eines ersten Längsabschnitts der Welle bzw. der Nabe parallel zu der Wellenachse bzw. der Nabenachse, wobei die Passverzahnungsmittel entlang eines hierzu benachbarten zweiten Längsabschnitts schräg auslaufend ausgebildet sind.The course of the respective spline means of the shaft and hub (external teeth or internal teeth) has along the shaft axis a Schrägreichtungsfehler to accomplish the explained clamping fit between the shaft and hub. In other words, the splines of the shaft and hub are not continuous straight along the shaft axis. But the splined means may along the shaft axis a kink or at least partially have a curved course, so that by axial placement of the hub on the shaft ultimately a mutual jamming is effected. Preferably, the spline means extend along a first longitudinal section of the shaft or the hub parallel to the shaft axis or the hub axle, wherein the spline means along an adjacent thereto second longitudinal section are formed obliquely expiring.
Alternativ oder zusätzlich hierzu können die Welle und die Nabe um den erläuterten Klemmsitz zu bewirken; entlang der Wellenachse (bzw. Nabenachse) konisch verlaufen, so dass durch ein Aufsetzen der Nabe auf die Welle ein Verklemmen und zusätzlich ein Zentrieren der Nabe bezüglich der Welle bewirkt wird.Alternatively or additionally, the shaft and the hub may cause the illustrated press fit; along the shaft axis (or hub axle) tapered so that jamming and additionally centering of the hub with respect to the shaft is effected by placing the hub on the shaft.
Die Nabe besitzt einen konischen Zentrierringabschnitt, der mit einem zugeordneten konischen Zentrierringabschnitt der Welle zusammenwirkt, um bei axialem Aufsetzen der Nabe auf die Welle die Nabe bezüglich der Welle in radialer Richtung zu zentrieren. Hierdurch wird eine Unwucht der Antriebswelleneinheit wirksam vermieden.The hub has a conical centering ring portion which cooperates with an associated conical centering ring portion of the shaft to radially center the hub with respect to the shaft upon axial seating of the hub on the shaft. As a result, an imbalance of the drive shaft unit is effectively avoided.
Auch die Fixiermutter besitzt innenseitig eine glatte (beispielsweise geschliffene) Zentrierringfläche, die mit einem zugeordneten Zentrierringabschnitt der Welle zusammenwirkt, um auch hinsichtlich der Fixiermutter einen Zentriersitz an der Welle zu bewirken. Eine Unwucht der Antriebswelleneinheit wird hierdurch besonders zuverlässig vermieden, da fertigungstechnisch das an der Fixiermutter und der Welle und/oder der Nabe ausgebildete Gewinde nicht ohne weiteres mit derselben Zentriergenauigkeit hergestellt werden kann wie die genannte Zentrierringfläche bzw. der zugeordnete Zentrierringabschnitt. Die genannte Zentrierringfläche der Fixiermutter und der zugeordnete Zentrierringabschnitt der Welle können axial ausgerichtet sein, also parallel zu der Drehachse der Mutter bzw. der Welle. Alternativ hierzu ist eine konische Ausführung möglich. Der Zentrierringabschnitt der Welle lässt sich besonders einfach mit der erforderlichen Genauigkeit fertigen, wenn er bezüglich des Wellenschafts radial nach außen abgesetzt ist.Also, the fixing nut has on the inside a smooth (for example ground) centering ring surface which cooperates with an associated centering ring portion of the shaft in order to effect a centering seat on the shaft with respect to the fixing nut. An imbalance of the drive shaft unit is thereby particularly reliably avoided because manufacturing technology formed on the fixing nut and the shaft and / or the hub thread can not be readily manufactured with the same centering as the said centering ring or the associated centering. Said centering ring surface of the fixing nut and the associated centering ring portion of the shaft may be axially aligned, ie parallel to the axis of rotation of the nut or the shaft. Alternatively, a conical design is possible. The centering ring portion of the shaft is particularly easy to manufacture with the required accuracy when it is offset radially outwards relative to the shaft shaft.
Gemäß dieser Ausführungsform wirkt die Fixiermutter mit der Welle und der Nabe dergestalt zusammen, dass durch ein Anziehen der Fixiermutter die Nabe entlang einer axialen Richtung auf die Welle aufgezogen wird, um erst hierdurch den erwünschten Klemmsitz herbeizuführen.According to this embodiment, the fixing nut cooperates with the shaft and the hub in such a way that by tightening the fixing nut, the hub is pulled along an axial direction on the shaft in order thereby to bring about the desired clamping fit.
Ferner kann; wie bereits angedeutet; die Welle einen Ringschulterabschnitt aufweisen, der für einen zugeordneten Anschlagabschnitt der Nabe einen axialen Anschlag bildet. Hierdurch ist die axiale Lage der Nabe relativ zu der Welle genau festgelegt. Der genannte Anschlagabschnitt ist hierbei an dem freien Ende der Nabe ausgebildet. Der genannte Ringschulterabschnitt und der zugeordnete Anschlagabschnitt von Welle bzw. Nabe können axial senkrecht – d. h. flächig in der Normalebene zu der Wellenachse – verlaufen, so dass der Anschlagabschnitt der Nabe stumpf an dem Ringschulterabschnitt der Welle anliegt. Es ist jedoch bevorzugt, wenn der Ringschulterabschnitt der Welle und der zugeordnete Anschlagabschnitt der Nabe bezüglich der Wellenachse konisch verlaufen, so dass durch das gegenseitige Zusammenwirken von Ringschulterabschnitt und Anschlagabschnitt zugleich eine Zentrierung der Nabe bezüglich der Welle in radialer Richtung bewirkt wird.Furthermore, As already indicated; the shaft having an annular shoulder portion which forms an axial stop for an associated stop portion of the hub. As a result, the axial position of the hub is accurately defined relative to the shaft. Said abutment portion is in this case formed at the free end of the hub. Said annular shoulder portion and the associated stop portion of the shaft or hub can be axially perpendicular - d. H. flat in the normal plane to the shaft axis - run so that the abutment portion of the hub rests flush against the annular shoulder portion of the shaft. However, it is preferred if the annular shoulder portion of the shaft and the associated stop portion of the hub with respect to the shaft axis taper, so that at the same time a centering of the hub with respect to the shaft in the radial direction is effected by the mutual interaction of annular shoulder portion and stop portion.
Gemäß der Erfindung besitzt die Fixiermutter als Innengewinde sowohl ein Rechtsgewinde als auch ein Linksgewinde, die mit einem zugeordneten Außengewinde der Welle bzw. mit einem zugeordneten Außengewinde der Nabe zusammenwirken (oder umgekehrt, d. h. Rechtsgewinde an der Nabe und Linksgewinde an der Welle). Hierdurch wird erreicht, dass durch ein Anziehen der Fixiermutter nicht nur die Fixiermutter in einer axialen Richtung entlang der Welle geführt wird, sondern zugleich die Nabe in derselben axialen Richtung entlang der Fixiermutter bewegt und somit auf die Welle aufgezogen wird.According to the invention, the fixing nut has as internal thread both a right-hand thread and a left-hand thread, which cooperate with an associated external thread of the shaft or with an associated external thread of the hub (or vice versa, i.e. right-hand thread on the hub and left-hand thread on the shaft). This ensures that not only the fixing nut is guided in an axial direction along the shaft by tightening the fixing nut, but at the same time the hub is moved in the same axial direction along the fixing nut and thus mounted on the shaft.
Wie eingangs bereits erläutert wurde, können die Passverzahnungsmittel der Welle und der Nabe entlang der Wellenachse konisch verlaufen, um den erforderlichen Klemmsitz zwischen Welle und Nabe zu bewirken. Alternativ oder zusätzlich kann bei der erläuterten vierten Ausführungsvariante die Gewindeverbindung zwischen der Fixiermutter und der Nabe konisch ausgebildet sein, um hierdurch einen Klemmsitz zwischen der Welle und der Nabe herbeizuführen und durch das Festdrehen der Fixiermutter die Ringschulter der Nabe in radialer Richtung in die zugeordnete Ringnut der Welle zu drängen.As already explained, the spline means of the shaft and the hub may be tapered along the shaft axis to provide the required interference fit between the shaft and the hub Hub effect. Alternatively or additionally, in the illustrated fourth embodiment, the threaded connection between the fixing nut and the hub may be conical, thereby bringing about a clamping fit between the shaft and the hub and by tightening the fixing nut, the annular shoulder of the hub in the radial direction in the associated annular groove Pushing the wave.
Hinsichtlich sämtlicher der erläuterten Ausführungsformen der Antriebswelleneinheit ist es selbstverständlich möglich, für die Fixiermutter eine zusätzliche Verdrehsicherung vorzusehen, beispielsweise mittels eines Klebstoffs, um die Fixiermutter in der festgedrehten Position zu sichern.With regard to all of the illustrated embodiments of the drive shaft unit, it is of course possible to provide for the fixing nut an additional rotation, for example by means of an adhesive to secure the fixing nut in the fixed position.
Die Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert.The invention will now be described by way of example only with reference to the drawings.
In den Figuren sind gleiche oder gleichartige Teile mit denselben Bezugszeichen gekennzeichnet. Gezeigt ist ein jeweiliger Teil einer Antriebswelleneinheit in einer Querschnittsansicht, wobei in der jeweiligen unteren Hälfte eine Vormontagestellung und in der jeweiligen oberen Hälfte eine jeweilige Endmontagestellung der Antriebswelleneinheit dargestellt ist.In the figures, the same or similar parts are identified by the same reference numerals. Shown is a respective part of a drive shaft unit in a cross-sectional view, wherein in the respective lower half of a pre-assembly and in the respective upper half a respective final assembly position of the drive shaft unit is shown.
In dem Bereich, in dem die Nabe
Axial benachbart zu dem Innengewinde
Bevor nachstehend die Funktionsweise der Antriebswelleneinheit gemäß
Nachfolgend wird nun die Montage der Antriebswelleneinheit gemäß
Zunächst wird die Fixiermutter
Anschließend wird die Nabe
Nun wird die Fixiermutter
Die somit erreichte Endmontagestellung der Antriebswelleneinheit ist in der oberen Hälfte von
Die Antriebswelleneinheit gemäß
Zu der erläuterten Ausführungsvariante gemäß
Ausgehend von der in der unteren Hälfte von
Das Lösen der Nabe
Auch hier ist zwischen der Welle
Ferner ist auch bei der dritten Ausführungsvariante gemäß
Ausgehend von der in der unteren Hälfte von
Dieser Klemmsitz kann auch derart axial versetzt sein, dass der erläuterte axiale Anschlag zur Wirkung kommt. In diesem Fall wird durch das axiale Aufziehen der Nabe
Zum Lösen der Nabe
Eine lösbare Verbindung der Nabe
Anschließend wird die Fixiermutter
Der lösbare Klemmsitz wird hier beispielsweise durch einen konischen Verlauf von Außenverzahnung
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 1111
- Wellewave
- 1313
- Nabehub
- 1515
- Anschlussendeterminal end
- 1717
- Außenverzahnungexternal teeth
- 1919
- Innenverzahnunginternal gearing
- 2121
- Fixiermutterfixing nut
- 2323
- Innengewindeinner thread
- 2525
- Außengewindeexternal thread
- 2727
- Innengewindeinner thread
- 2929
- Außengewindeexternal thread
- 3131
- ZentrierringflächeZentrierringfläche
- 3333
- ZentrierringabschnittZentrierringabschnitt
- 3535
- Erhebungsurvey
- 3737
- Vertiefungdeepening
- 3939
- Sicherungsringcirclip
- 4141
- Zwischenringintermediate ring
- 4343
- RingschulterabschnittRing shoulder portion
- 4545
- Anschlagabschnittstop section
- 4747
- Abstützringsupport ring
- 4949
- Zwischenringintermediate ring
- 5151
- Mitnehmerringdriver ring
- 5353
- MitnehmerringabschnittMitnehmerringabschnitt
- 5555
- AbdrückschulterabschnittAbdrückschulterabschnitt
- 5757
- Schlitzslot
- 5959
- Ringschulterannular shoulder
- 6161
- Ringnutring groove
- AA
- Wellenachseshaft axis
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