DE102008009359B4

DE102008009359B4 - Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk

Info

Publication number: DE102008009359B4
Application number: DE102008009359A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. Cermak
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-11-05
Anticipated expiration: 2028-02-15
Also published as: US20090209355A1; DE102008009359A1; US8070613B2

Abstract

Verbindungsanordnung, insbesondere im Längsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
einen Wellenzapfen (3) mit einer Ringnut (34);
ein Gleichlaufdrehgelenk (4) mit einem Gelenkinnenteil (6), das mit dem Wellenzapfen (3) zur Übertragung eines Drehmoments drehfest verbunden ist;
einen Axialsicherungsring (30) für das Gelenkinnenteil (6), der in der Ringnut (34) des Wellenzapfens (3) einsitzt; und
einen Haltering (29), der mit dem Gelenkinnenteil (6) lösbar verbunden ist;
wobei der Axialsicherungsring (30) in montiertem Zustand des Gelenkinnenteils (6) auf dem Wellenzapfen (3) zwischen einer Anlagefläche (39) des Gelenkinnenteils (6) und dem mit dem Gelenkinnenteil (6) verbundenen Haltering (29) axial fixiert ist, wobei der Axialsicherungsring (30) gegen radiales Aufweiten gesichert ist

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere in der Längsantriebswelle eines Kraftfahrzeugs. Das Gleichlaufdrehgelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil, das beispielsweise mit einer Antriebswelle verbindbar ist, ein Gelenkinnenteil, in das der Wellenzapfen zur Übertragung eines Drehmoments verdrehfest eingreift, sowie drehmomentübertragende Elemente, die zwischen dem Gelenkaußenteil und dem Gelenkinnenteil wirksam sind. Der Wellenzapfen kann in einem Schaltgetriebe oder einem Achsdifferential axial und radial festgelegt sein, wobei das Gleichlaufdrehgelenk sich dann an einem Ende der Längsantriebswelle befindet. Der Wellenzapfen kann auch in einem elastischen Zwischenlager radial elastisch aufgehängt sein, wobei das Gleichlaufdrehgelenk dann als Mittelgelenk einer zweiteiligen Längsantriebswelle eingesetzt ist.
Aus der DE 10 2004 048 079 A1 ist eine Verbindungsanordnung zwischen einem Gleichlaufdrehgelenk, das am Ende einer Längsantriebswelle angeordnet ist, und einem axial festgelegten Wellenzapfen eines Getriebes bekannt. Der Wellenzapfen greift mittels einer Längsverzahnung drehfest in ein Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks ein. Die Längsantriebswelle weist einen Gewindeabschnitt auf, an der eine Verschraubungshülse aufgeschraubt ist. Die Verschraubungshülse greift in eine Eindrehung des Gelenkinnenteils ein, wobei ein in der Eindrehung einsitzender Sicherungsring das Gelenkinnenteil gegenüber der Verschraubungshülse axial fixiert.
Aus der DE 197 04 729 A1 ist eine Verbindungsanordnung zwischen einem Seitenwellenzapfen eines Differentialgetriebes und einem angepaßten Gelenkaußenteil einer Gleichlaufgelenkwelle bekannt. Der Wellenzapfen ist in eine Bohrung des Gelenkaußenteils eingesteckt, wobei die drehfeste Verbindung über eine Wellenverzahnung erfolgt. Zur axialen Sicherung zwischen dem Wellenzapfen und dem Gelenkaußenteil ist eine Sicherungsringpaarung vorgesehen, mit der eine Überwurfmutter auf dem Wellenzapfen axial gehalten wird, sowie mittels Schrauben, welche in entsprechende Bohrungen der Überwurfmutter radial eingedreht werden können, um so das Gelenkaußenteil zu verspannen.
Aus der DE 10 2006 012 031 A1 ist eine Gelenkanbindung zur drehmomentübertragenden Verbindung eines Wellenzapfens mit einem Gleichlaufdrehgelenk mittels einer Stirnverzahnung bekannt. Zur axialen Verspannung der Innennabe des Gleichlaufdrehgelenks mit dem Wellenzapfen ist eine Sicherungsmutter vorgesehen, die ein Innengewinde aufweist, welches auf ein entsprechendes Außengewinde auf dem Wellenzapfen aufschraubbar ist. Die Sicherungsmutter ist gegen einen Sicherungsring axial abgestützt, welcher in einer Nut auf einem zylindrischen Abschnitt der Innennabe gehalten ist.
Aus der 78 09 284 U1 ist eine Vorrichtung zur axialen Befestigung einer Achse in einer Nabe bekannt, die über eine Wellenverzahnung zur Übertragung eines Drehmoments miteinander verbunden sind. Die Nabe weist eine innere Ringnut auf, in die ein elastischer Befestigungsring mittels eines Schraubelements hineingedrückt werden kann. Das Schraubelement ist auf einen Gewindeabschnitt der Achse aufgeschraubt, wobei der Befestigungsring beim Aufschrauben an einer konischen Fläche der Achse aufgeweitet wird, bis er in die Ringnut der Nabe eingreift. In vollständig aufgeschraubtem Zustand stützt sich das Schraubelement axial gegen die Stirnfläche der Nabe ab.
Aus der DE 1 118 012 ist eine Laufradbefestigung auf der Welle von Kreiselmaschinen bekannt, wobei das Laufrad gegenüber der Welle drehbar ist. Die Welle hat an ihrem Wellenende eine trapezförmige Ringnut zur Aufnahme von tonnenförmigen Stahlkörpern. Die Stahlkörper liegen einerseits an einer schräg verlaufenden Stirnseite des Nabenbundes und andererseits an einer schräg verlaufenden Stirnseite einer Schraubhülse an.
Insgesamt gestaltet sich die Anbindung eines Gleichlaufdrehgelenks an eine Getriebewelle als schwierig, da in der Regel nur ein begrenzter Bauraum zur Verfügung steht und die Endmontage aufwendig ist. Gleichzeitig werden an die Verbindungsanordnung zwischen Gleichlaufdrehgelenk und Wellenzapfen die Anforderungen einer optimalen Sicherung gegen Lösen und einer minimalen Beeinträchtigung der Festigkeit der Bauteile gestellt.
Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsanordnung zwischen einem Gleichlaufdrehgelenk und einem Wellenzapfen vorzuschlagen, die kompakt baut, eine sichere axiale Befestigung ermöglicht und einen minimalen Einfluß auf die Wellenfestigkeit hat, wobei eine leichte Montage und Demontage gegeben sein soll.
Die Lösung besteht in einer Verbindungsanordnung, insbesondere im Längsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
einen Wellenzapfen mit einer Ringnut; ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkinnenteil, mit dem Wellenzapfen zur Übertragung eines Drehmoments drehfest verbunden ist; einen Axialsicherungsring für das Gelenkinnenteil, der in der Ringnut des Wellenzapfens einsitzt; und einen Haltering, der mit dem Gelenkinnenteil lösbar verbunden ist; wobei der Axialsicherungsring in montiertem Zustand des Gelenkinnenteils auf dem Wellenzapfen zwischen einer Anlagefläche des Gelenkinnenteils und dem mit dem Gelenkinnenteil verbundenen Haltering axial fixiert ist und gegen radiales Aufweiten gesichert ist. Der Wellenzapfen ist insbesondere axial festgelegt und kann beispielsweise Eingangsteil oder Ausgangsteil eines Getriebes sein.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung liegt darin, daß eine sichere axiale Festlegung zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Wellenzapfen erreicht wird, was sich positiv auf die Lebensdauer auswirkt. Dabei können zwischen dem Haltering und der Anlagefläche des Gelenkinnenteils weitere Bauteile zwischengeschaltet sein. Der benötigte Bauraum der Anordnung ist gering und es ergibt sich eine einfache Montierbarkeit der Komponenten. Das Gleichlaufdrehgelenk kann komplett vormontiert werden, so daß bei der Endmontage lediglich die Anbindung an den Wellenzapfen zu bewerkstelligen ist. Dies geschieht auf einfache Weise durch Einsetzen des Axialsicherungsrings in die Ringnut des Wellenzapfens, Aufschieben des Gelenkinnenteils auf den Wellenzapfen und Fixieren des Halterings. Es kann auch die Einheit aus Gelenkinnenteil, Axialsicherungsring und Haltering auf den Zapfen geschoben werden, wobei der Haltering das sichere Aufweiten des Sicherungsrings in eine Vormontageposition zuläßt. Ist der Axialsicherungsring in die Zapfennut eingeschnappt, wird der Haltering weiter aufgeschoben und der Sicherungsring dadurch gegen Lösen gesichert. Bei Bedarf läßt sich die Verbindungsanordnung ebenso leicht wieder lösen, wobei die Funktionsfähigkeit der einzelnen Bauteile in vollem Umfang erhalten bleibt. Ein weiterer Vorteil ist, daß die Verbindungsanordnung einen mimimalen Einfluß auf die Festigkeit des Wellenzapfens hat, da Axialsicherungsringe einsetzbar sind, deren Form lediglich eine geringe Querschnittsverringerung des Wellenzapfens erfordern.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist der Axialsicherungsring in Form eines Sprengrings gestaltet, der nicht umlaufend geschlossen ist und der formschlüssig in der Ringnut des Wellenzapfens einsitzt. Um zu verhindern, daß der Sprengring bei einwirkenden Axialkräften aus der Ringnut gehoben wird, wird dieser von einer umlaufenden Wandung des Gelenkinnenteils oder des Halterings umgeben, die ein Aufweiten des Sprengrings verhindert. Vorzugsweise hat der Sprengring ein rundes Profil, wobei auch andere Querschnitte, wie oval, rechteckig oder trapezförmig denkbar sind. Es ist für die Festigkeit des Wellenzapfens günstig, wenn die Tiefe der Ringnut, in die der Axialsicherungsring eingesetzt ist, kleiner ist als die halbe radiale Erstreckung des Axialsicherungsrings, im Querschnitt betrachtet. Auf diese Weise ist die Querschnittsreduktion des Wellenzapfens minimiert, so daß die Festigkeit erhöht ist, was sich wiederum günstig auf die Dauerfestigkeit des Zapfens auswirkt.
Nach einer ersten Ausführungsform ist der Haltering in Form einer Überwurfmutter mit einem Innengewinde gestaltet, das auf ein entsprechendes Außengewinde des Gelenkinnenteils aufgeschraubt ist. Dabei ist der Axialsicherungsring zwischen einer Anlagefläche im Bodenabschnitt der Überwurfmutter und der Anlagefläche des Gelenkinnenteils, die insbesondere als Stirnfläche gestaltet ist, axial gehalten. Bei verspannter Überwurfmutter ist die Verbindung des Gelenkinnenteils mit dem Wellenzapfen vorzugsweise axialspielfrei. Dies ist insofern günstig, als ein relatives Verdre hen des Gelenkinnenteils relativ zum Wellenzapfen ohne Einfluß auf die Verschraubung bleibt. Da das Reibmoment zwischen dem Axialsicherungsring und der Ringnut nämlich kleiner ist als in der Verschraubung, erfolgen die Mikrobewegungen aufgrund des Verzahnungsspiels zwischen dem Axialsicherungsring und der Ringnut. Somit hat die Relativdrehung keinen Einfluß auf die Verschraubung, wodurch die Sicherheit der Verbindungsanordnung gegen Lösen erhöht ist. Vorzugsweise hat der Haltering, insbesondere in Form einer Überwurfmutter, einen Zylinderabschnitt, der den Axialsicherungsing in montiertem Zustand axial überdeckt. Dabei ist der Innenquerschnitt des Halterings so gestaltet, daß ein Aufweiten des Axialsicherungsrings verhindert wird. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Axialsicherungsring auch bei Einwirken von Axialkräften in der Ringnut gehalten ist, so daß ein ungewolltes Lösen der Verbindungsanordnung vermieden wird.
Nach einer weiteren Ausführungsform ist der Haltering in Form eines Sprengrings gestaltet, der in einer inneren Ringnut des Gelenkinnenteils bzw. einem mit diesem fest verbundenen Bauteil axial gehalten ist, wobei der Axialsicherungsring zumindest mittelbar zwischen dem Sprengring und der Anlagefläche des Gelenkinnenteils axial gehalten ist. Zumindest mittelbar bedeutet, daß der Sprengring unmittelbar gegen den Axialsicherungsring abgestützt sein kann, oder unter Zwischenschaltung eines Zwischenrings. Bei dieser Ausführungsform mit Sprengring ist das Gelenkinnenteil gegenüber dem Wellenzapfen vorzugsweise mit Axialspiel gehalten. Eine relative Verdrehung des Gelenkinnenteils gegenüber dem Wellenzapfen aufgrund des Verzahnungsspiels hat keinen Einfluß auf die Axialsicherung der Verbindungsanordnung.
Vorzugsweise hat das Gelenkinnenteil bzw. das hiermit fest verbundene Bauteil eine innere Eindrehung, so daß die innere Wandung den Axialsicherungsing in montiertem Zustand axial überdeckt. Mit fest verbundenem Bauteil ist beispielsweise ein Hülsenabschnitt gemeint, der einteilig mit dem Gelenkinnenteil gestaltet oder nachträglich mit diesem verbunden werden kann, z. B. mittels Schweißen. Zwischen dem Hülsenabschnitt und der Außenfläche des Wellenzapfens ist somit ein Ringraum gebildet, in dem der Axialsicherungsring und der Haltering angeordnet sind. Insofern hat der Hülsenabschnitt auch eine schützende Funktion. Der Innenquerschnitt des Hülsenabschnitts ist vorzugsweise so gestaltet, daß in aufgeschobenem Zustand ein Aufweiten des Axialsicherungsrings verhindert wird. So wird vorteilhaft erreicht, daß der Axialsicherungsring nicht mehr aus der Ringnut gedrückt werden kann, sobald das Gelenkinnenteil auf den Wellenzapfen aufgeschoben ist und der Hülsenabschnitt den Axialsicherungsring überdeckt.
Der als Sprengring gestaltete Haltering sitzt nach einer ersten Variante mit Vorspannung in der inneren Ringnut des Hülsenabschnitts ein und fixiert somit den Zwischenring in axiale Richtung. Zur Montage werden zunächst der Zwischenring und der Axialsicherungsring auf den Wellenzapfen aufgezogen. Dann wird das Gelenkinnenteil von der einen Seite gegen den Axialsicherungsring geschoben und der Zwischenring wird von der anderen Seiten gegen den Axialsicherungsring geschoben. Abschließend wird der Haltering in die innere Ringnut des Gelenkinnenteils eingesetzt, so daß das Gelenkinnenteil über den Zwischenring gegen den Axialsicherungsring abgestützt ist.
Nach einer zweiten Variante ist der als Sprengring gestaltete Haltering, der in der inneren Ringnut des Hülsenabschnitts einsitzt, so gestaltet, daß er nach innen vorgespannt ist und mit Vorspannung auf dem Wellenzapfen aufsitzt. Zur Montage wird zunächst der Axialsicherungsring in die Ringnut des Wellenzapfens eingesetzt. Anschließend wird das Gelenkinnenteil zusammen mit dem darin eingesetzten Sprengring auf den Wellenzapfen aufgeschoben, wobei der Sprengring mittels eines Werkzeugs geöffnet gehalten wird, das heißt radial elastisch aufgeweitet wird. Nach dem Anschlagen des Gelenkinnenteils gegen den Axialsicherungsring wird der Sprengring losgelassen, so daß er nach radial innen schnappt und auf dem Wellenzapfen mit Vorspannung aufsitzt. So ist der Axialsicherungsring zwischen dem Sprengring und der Anschlagfläche des Geleninnenteils axial fixiert. Um zu verhindern, daß der nach radial innen beaufschlagte Sprengring ungewollt aufgeweitet wird, ist es günstig eine Kappe vorzusehen, die nach der Montage des Gelenkinnenteils auf den Wellenzapfen auf den Hülsenabschnitt aufgeschoben werden kann. So sind die zur Montage dienenden nach radial außen gebogenen Enden des Sprengrings gesichert und gleichzeitig ist die Anordnung vor Eindringen von Schmutz geschützt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung, die für alle vorgenannten Ausführungsformen gilt, ist zur drehfesten Verbindung des Gelenkinnenteils mit dem Wellenzapfen eine Wellenverzahnung vorgesehen, wobei die Ringnut, in die der Axialsicherungsring eingesetzt ist, axial benachbart zu der Wellenverzahnung angeordnet ist. Die Ringnut läßt sich einfacher fertigen, da sie nicht innerhalb der Wellenverzahnung liegt. Vorzugsweise weist das Gelenkinnenteil einen Kugelbahnabschnitt auf, in dem innere Kugelbahnen gebildet sind, wobei sich die Wellenverzahnung axial über den Kugelbahnabschnitt hinaus bis in den Hülsenabschnitt des Gelenkinnenteils erstreckt. Durch diese Maßnahme der verlängerten Wellenverzahnung lassen sich besonders hohe Drehmomente übertragen. Es ist weiter vorgesehen, daß das Gelenkinnenteil im Bereich des Hülsenabschnitts eine äußere Ringnut aufweist, in die ein innerer Bund einer Dichtmanschette mittels eines Spannrings fixiert ist. Das so gestaltete Gelenk kann vor der Montage mit dem Wellenzapfen komplett vormontiert werden. Durch die Verwendung eines Membranbalgs als Dichtmanschette ergibt sich ein besonders kompakter Aufbau.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren beschrieben. Es zeigt:
1 eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk in einer ersten Ausführungsform mit Überwurfmutter im Längsschnitt;
2 eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk in einer zweiten Ausführungsform mit Sprengring im Längsschnitt; und
3 eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk in einer dritten Ausführungsform mit Sprengring

a) im Längsschnitt; und
b) im Querschnitt durch den Sprengring; und

4 eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk in einer vierten Ausführungsform mit Hohlschraube im Längsschnitt.
Die Figuren werden nachstehend zunächst gemeinsam beschrieben, soweit sie übereinstimmende Einzelheiten erkennen lassen. Ein Wellenzapfen 3 ist mit einem Gleichlaufdrehgelenk 4, das in Form eines Gegenbahnfestgelenks gestaltet ist, in noch näher zu erläuternder Weise verbunden. Der Wellenzapfen 3 ist axial und radial mittels eines Wälzlagers in einem Getriebegehäuse gelagert (nicht dargestellt). Dabei kann das Getriebe das Achsdifferential eines hinterachsgetriebenen Kraftfahrzeugs sein, wobei das Gleichlaufdrehgelenk 4 dann am Ende einer Längsantriebswelle angeordnet ist. Insofern ist der Wellenzapfen 3 in dem Getriebegehäuse axial festgelegt und läßt sich bei der Endmontage des Gleichlaufdrehgelenks 4 und der damit verbundenen Antriebswelle nicht verschieben.
Das Gleichlaufdrehgelenk 4 umfaßt ein Gelenkaußenteil 5, ein Gelenkinnenteil 6, drehmomentübertragene Kugeln 7 und einen Kugelkäfig 8. Die Kugeln 7 sind in ersten äußeren Kugelbahnen 9 und ersten inneren Kugelbahnen 10 gehalten, die sich in Richtung zur Antriebswelle hin öffnen, und in zweiten äußeren Kugelbahnen 12 und zweiten inneren Kugelbahnen 13 gehalten, die sich zum Wellenzapfen öffnen. Am Gelenkaußenteil 5 ist eine Hohlwelle 11 angeschweißt. Die Hohlwelle 11 umfaßt ein Wellenrohr, an dessen Ende ein Flanschteil 14 angeschweißt ist, sowie einen im Bereich der Schweißnaht angeordneten Verstärkungsring 16. Zwischen dem Flanschteil 14 der Hohlwelle 11 und dem Gelenkaußenteil 5 ist ein Deckel 15 eingesetzt, der den Gelenkraum in Richtung zum Wellenrohr abdichtet.
Auf der der Hohlwelle 11 gegenüberliegenden Seite ist das Gleichlaufdrehgelenk 4 mittels einer Dichtungsanordnung 22 abgedichtet. Die Dichtungsanordnung 22 umfaßt ein Halteelement 23, das an dem Gelenkaußenteil 5 befestigt ist, insbesondere aufgeklipst ist, sowie eine Dichtmanschette 24, die mit einer äußeren umlaufenden Wulst 25 in ein umgebördeltes Ende des Halterings 23 dichtend eingreift. Radial innen hat die Dichtmanschette 24, die in Form eines Membranbalgs gestaltet ist, einen inneren Bund 28, der in eine entsprechende Ringut 27 des Gelenkinnenteils 6 ein greift. Zur Fixierung des inneren Bundes 28 auf dem Gelenkinnenteil 6 ist ein Sicherungsring 26 vorgesehen, der in eine entsprechende ringförmige Ausnehmung an der Außenseite des Bundes 28 eingreift. Das Gelenkinnenteil 6 hat einen Kugelbahnabschnitt 19, der sich etwa über die Länge der inneren Kugelbahnen 10, 13 erstreckt, sowie einen sich hieran axial anschließenden Hülsenabschnitt 20. Dabei ist die umlaufende Ringnut 27 zur Fixierung des Membranbalgs 24 in dem Hülsenabschnitt 20 axial benachbart zum Kugelbahnabschnitt 19 angeordnet.
Im folgenden wird auf die Besonderheiten der unterschiedlichen Ausführungsformen hinsichtlich der Verbindung zwischen dem Wellenzapfen 3 und dem Gelenkinnenteil 6 eingegangen.
Bei der Ausführungsform gemäß 1 umfaßt die Verbindungsanordnung 2 einen Axialsicherungsring 30, der in Form eines Sprengrings gestaltet ist und in einer umlaufenden Ringnut 34 des Wellenzapfens 3 einsitzt. Ferner ist ein Haltering 29 in Form einer Überwurfmutter vorgesehen, die ein Innengewinde 32 aufweist, mit dem sie auf ein entsprechendes Außengewinde 33 des Hülsenabschnitts 20 des Gelenkinnenteils 6 aufgeschraubt ist. Insofern ist der Sprengring 30 axial zwischen einem Bodenabschnitt der Überwurfmutter und einer Anlagefläche 39 des Hülsenabschnitts 20 eingespannt. Dabei ist die Anlagefläche 39 als Stirnfläche des Hülsenabschnitts 20 gestaltet. Der Innenquerschnitt der Überwurfmutter 29 ist so gestaltet, daß ein Aufweiten des Axialsicherungsrings 30 verhindert wird. Hierfür hat die Überwurfmutter 29 einen Zylinderabschnitt mit einer Innenfläche, deren Innendurchmesser etwa dem Außendurchmesser des Sprengrings in eingesetztem Zustand entspricht. Auf diese Weise ist gewährleistet, daß der Axialsicherungsring 30 auch bei Einwirken von Axialkräften bei der Montage oder während des Betriebs in der Ringnut 34 sicher gehalten ist.
Zur Montage der vorliegenden Verbindungsanordnung wird zunächst die Überwurfmutter 29 als Haltering auf den Wellenzapfen 3 aufgeschoben und der Axialsicherungsring 30 wird in die Ringnut 34 eingesetzt. Anschließend wird das Gelenkinnenteil 6 – und damit das gesamte Gleichlaufdrehgelenk 4 – auf den Wellenzapfen 3 aufgeschoben, bis die Stirnfläche 39 des Hülsenabschnitts 20 gegen den Axialsiche rungsring 30 axial anschlägt. Anschließend wird die Überwurfmutter 29 mit ihrem Innengewinde 32 auf das Außengewinde 33 des Hülsenabschnitts 20 aufgeschraubt. In verspanntem Zustand ist die Verbindung zwischen dem Axialsicherungsring 30 und der Überwurfmutter 29 bzw. dem Gelenkinnenteil 6 axial spielfrei. Dies ist insofern von Vorteil, als relative Mikrobewegungen des Gelenkinnenteils 6 relativ zum Wellenzapfen 3 aufgrund des Verzahnungsspiels der Wellenverzahnung 17 ohne Einfluß auf die Verschraubung zwischen der Überwurfmutter 29 und dem Gelenkinnenteil 6 bleiben.
Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform umfaßt die Verbindungsanordnung 2 neben dem in der Ringnut 34 einsitzenden Axialsicherungsring 30 einen Haltering 29', der in Form eines Sprengrings gestaltet ist und der in einer inneren Ringnut 35 des Gelenkinnenteils 6 einsitzt. Das Gelenkinnenteil 6 hat am freien Ende des Hülsenabschnitts 20 eine innere Ausnehmung 36, so daß zwischen dem so gebildeten äußeren Endabschnitt 37 und der Außenfläche des Wellenzapfens 3 ein Ringraum gebildet ist. Die innere Ausnehmung 36 umfaßt mehrere gestufte Abschnitte, wobei der Innendurchmesser des ersten Abschnitts im Bereich des Axialsicherungsrings 30 etwa dem äußeren Durchmesser des Axialsicherungsrings 30 entspricht. In dem hieran axial anschließenden zweiten Abschnitt größeren Durchmessers sitzt ein Zwischenring 38 ein, der wiederum von dem Haltering 29' axial fixiert ist. Der Innenquerschnitt des Endabschnitt 37 ist so gestaltet, daß ein Aufweiten des Axialsicherungsrings 30 nach dem Aufschieben des Gelenkinnenteils 6 auf den Wellenzapfen 3 verhindert wird. Auf diese Weise ist der Axialsicherungsring 30 sowohl bei der Montage als auch bei dem Betrieb sicher in der Ringnut 34 gehalten, so daß sich insgesamt eine zuverlässige Verbindung ergibt. Der Haltering 29' ist in Form eines Sprengrings gestaltet, der nach außen vorgespannt ist. Der hierzu benachbart angeordnete Zwischenring 38 hat einen äußeren Durchmesser, der größer ist als der innere Durchmesser des Sprengrings in eingesetztem Zustand, sowie einen Innendurchmesser der etwa dem Außendurchmesser des Wellenzapfens 3 entspricht.
Zur Montage wird zunächst der Sicherungsring 29' und der Zwischenring 38 mit leichtem Spiel auf den Wellenzapfen 3 aufgeschoben und der Axialsicherungsring 30 in die Ringnut 34 des Wellenzapfens 3 eingesetzt. Anschließend wird das Gelenkin nenteil 6, und damit das gesamte Gleichlaufdrehgelenk 4, auf den Wellenzapfen 3 aufgeschoben, bis die Anlagefläche 39 des Hülsenabschnitts 20 gegen den Axialsicherungsring 30 zur Anlage kommt. Dabei ist die Anlagefläche 39 hier als radiale Endfläche der inneren Ausnehmung 36 gestaltet. Dann wird der Zwischenring 38 von der anderen Seite gegen den Axialsicherungsring 30 geschoben. Schließlich wird der als Sprengring gestaltete Haltering 29' in die innere Ringnut 35 des Hülsenabschnitt 20 eingesetzt. Auf diese Weise ist das Gelenkinnenteil 6 über den Zwischenring 38 gegen den Axialsicherungsring 30 abgestützt. Dabei sitzt der Axialsicherungsring 30 mit leichtem axialen Spiel zwischen dem Zwischenring 38 und der Anschlagfläche 39 ein.
Die in 3 gezeigte Verbindungsanordnung ist ähnlich aufgebaut wie diejenige aus 2, so daß hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen werden kann. Auch hier hat das Gelenkinnenteil 6 einen Hülsenabschnitt 20 mit einer inneren Ausnehmung 36, der den Axialsicherungsring 30 axial überdeckt und damit ein Aufweiten desselben verhindert. Im Unterschied zur obigen Ausführungsform ist vorliegend der Haltering 29'' in Form eines nach innen federnd vorgespannten Sprengrings gestaltet, der in 3b in Axialansicht gezeigt ist. Der Sprengring 29'' sitzt in einer inneren Ringnut 35 des Hülsenabschnitt 20 axial fixiert ein, wobei er mit Vorspannung auf der Außenfläche des Wellenzapfens 3 aufsitzt. Auf diese Weise ist der Axialsicherungsring 30 zwischen dem Sprengring 29'' und der Anlagefläche 39 des Gelenkinnenteils 6 axial fixiert. Ein Aufweiten des Axialsicherungsrings 30 wird durch den Endabschnitt 37 verhindert, dessen Innendurchmesser in etwa dem Außendurchmesser des Axialsicherungsrings 30 in montiertem Zustand entspricht.
Zur Montage wird zunächst der Axialsicherungsring 30 in die Ringnut 34 des Wellenzapfens 3 eingesetzt. Anschließend wird das Gelenkinnenteil 6 und damit das gesamte Gleichlaufdrehgelenk 4, zusammen mit dem vormontierten Sprengring 29'' auf den Wellenzapfen 3 aufgeschoben. Dabei wird der Sprengring 29'' an seinen Enden 42, 43 nach radial außen aufgespreizt, so daß er über den Axialsicherungsring 30 geführt werden kann. Nachdem das Gelenkinnenteil 6 mit seiner Anlagefläche 39 gegen den Axialsicherungsring 30 angelaufen ist wird der Sprengring 29'' losgelas sen, so daß er nach radial innen schnappt und auf dem Wellenzapfen 3 benachbart zum Axialsicherungsring 30 mit Vorspannung aufsitzt. Auf diese Weise ist der Axialsicherungsring 30 zwischen dem Sprengring 29'' und der Anlagefläche 39 des Gelenkinnenteils 6 axial fixiert. Für die Handhabbarkeit des Sprengrings 29'' mittels eines Werkzeuges hat der Hülsenabschnitt 20 in einem Umfangsteilbereich eine Ausnehmung 44, die ein Aufhalten der beiden Enden 42, 43 voneinander weg ermöglicht.
Um zu verhindern, daß sich der Sprengring 29'' während des Betriebs ungewollt löst, kann eine Kappe vorgesehen sein (nicht dargestellt), die axial auf den Hülsenansatz 37 aufgeschoben wird und die die sich in Umfangsrichtung erstreckende Ausnehmung 44 überdeckt. Dabei wird die Kappe vor dem Einsetzen des Axialsicherungsrings 30 in die Ringnut 34 auf den Wellenzapfen 3 aufgeschoben. Eine solche Kappe kann grundsätzlich auch bei den vorher beschriebenen Ausführungsformen zum Einsatz kommen.
4 zeigt eine weitere Ausführungsform, die ähnlich aufgebaut ist, wie die in den 2 und 3 gezeigten Verbindungsanordnungen. Insofern kann hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen und abgewandelte Bauteile mit Bezugszeichen mit um drei gestrichenen Indizes versehen sind. Im folgenden wird insbesondere auf die Besonderheiten der vorliegenden Ausführungsform eingegangen. Es ist ersichtlich, daß der Haltering 29''' hier in Form einer Hohlschraube gestaltet ist, die mit einer innenzylindrischen Fläche 40 auf dem Wellenzapfen 3 drehbar aufsitzt. Die Hohlschraube 29''' hat einen Gewindeabschnitt mit einem Außengewinde 41, das in ein entsprechendes Innengewinde 45 des Hülsenabschnitts 20 des Gelenkinnenteils 6 eingeschraubt ist. Weiter hat die Hohlschraube 29''' einen Krafteinleitungsabschnitt 46 zur Einleitung eines Drehmoments mittels eines Werkzeugs. Der Axialsicherungsring 30 ist axial zwischen dem Ende der Hohlschraube 29''' und der Anlagefläche 39 des Gelenkinnenteils 6 eingespannt, so daß das Gelenkinnenteil 6 und damit das gesamte Gelenk 4 auf dem Wellenzapfen 3 axial fixiert ist. Dabei ist das Ende der Hohlschraube 29''' so gestaltet, daß diese den Axialsicherungsring 30 in verspanntem Zustand zumindest teilweise überdeckt und somit ein radial-elastisches Aufweiten des Axialsicherungsrings 30 verhindert. Dabei ist die Kontur dieses Endabschnitts an den Querschnitt des Axialsicherungsrings angepaßt. Vorliegend hat der Endabschnitt eine gerundete innere Ausnehmung 47, in der der Axialsicherungsring 30 mit seinem runden Querschnitt einliegt. Die Anlagefläche 39 des Gelenkinnenteils 6, gegen die der Axialsicherungsring 30 abgestützt ist, ist als Radialfläche ausgebildet. Alternativ oder in Ergänzung zu der teilweisen Überdeckung des Axialsicherungsrings 30 durch den Endabschnitt des Hohlschraube 29''' kann auch vorgesehen sein, daß das Gelenkinnenteil 6 bzw. der Hülsenabschnitt 20 im Überdeckungsbereich mit dem Axialsicherungsring 30 einen Innenquerschnitt aufweist, der ein radiales Aufweiten des Axialsicherungsrings 30 verhindert (nicht dargestellt).
Alle der vorstehend genannten Verbindungsanordnungen 2 haben den Vorteil einer besonders zuverlässigen und einfach aufgebauten axialen Verbindung zwischen dem Gelenkinnenteil 6 und dem Wellenzapfen 3. Es ist lediglich eine geringe Teilezahl erforderlich, um die Axialsicherung zu bewerkstelligen. Das Gleichlaufdrehgelenk 4 wird vor dem Ausschieben auf den Wellenzapfen 3 komplett vormontiert, was sich günstig auf den Aufwand für die Endmontage auswirkt. Bei Bedarf läßt sich die Verbindungsanordnung 2 auch wieder lösen, so daß die Funktionsfähigkeit der einzelnen Bauteile in vollem Umfang erhalten bleibt. Dadurch daß der Axialsicherungsring 30 in allen Ausführungsformen radial gesichert ist, kann die Ringnut 34, in der der Axialsicherungsring 30 einsitzt eine minimale Tiefe aufweisen. Dies wirkt sich günstig auf die Festigkeit des Wellenzapfens 3 aus, da die Querschnittsschwächung minimiert ist.

2: Verbindungsanordnung
3: Wellenzapfen
4: Gleichlaufdrehgelenk
5: Gelenkaußenteil
6: Gelenkinnenteil
7: Kugel
8: Kugelkäfig
9: äußere Kugelbahn
10: innere Kugelbahn
11: Hohlwelle
12: äußere Kugelbahn
13: innere Kugelbahn
14: Flanschteil
15: Deckel
16: Verstärkungsring
17: Wellenverzahnung
18: Verzahnungsabschnitt
19: Kugelbahnabschnitt
20: Hülsenabschnitt
22: Dichtungsanordnung
23: Haltering
24: Membranbalg
25: Außenwulst
26: Sicherungsring
27: äußere Ringnut
28: Innenwulst
29: Haltering
30: Axialsicherungsring
31: Zylinderabschnitt
32: Innengewinde
33: Außengewinde
34: Ringnut
35: Ringnut
36: Ausnehmung
37: Hülsenansatz
38: Zwischenring
39: Anlagefläche
40: Innenfläche
41: Außengewinde
42: Ende
43: Ende
44: Ausnehmung
45: Innengewinde
46: Krafteinleitungsabschnitt
47: Ausnehmung
A: Drehachse

Claims

Verbindungsanordnung, insbesondere im Längsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Wellenzapfen (3) mit einer Ringnut (34); ein Gleichlaufdrehgelenk (4) mit einem Gelenkinnenteil (6), das mit dem Wellenzapfen (3) zur Übertragung eines Drehmoments drehfest verbunden ist; einen Axialsicherungsring (30) für das Gelenkinnenteil (6), der in der Ringnut (34) des Wellenzapfens (3) einsitzt; und einen Haltering (29), der mit dem Gelenkinnenteil (6) lösbar verbunden ist; wobei der Axialsicherungsring (30) in montiertem Zustand des Gelenkinnenteils (6) auf dem Wellenzapfen (3) zwischen einer Anlagefläche (39) des Gelenkinnenteils (6) und dem mit dem Gelenkinnenteil (6) verbundenen Haltering (29) axial fixiert ist, wobei der Axialsicherungsring (30) gegen radiales Aufweiten gesichert ist
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialsicherungsring (30) in Form eines Sprengrings gestaltet ist, der insbesondere ein rundes Profil aufweist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (29) einen Zylinderabschnitt (31) aufweist, der den Axialsicherungsring (30) in montiertem Zustand axial überdeckt, wobei der Innenquerschnitt des Halterings (29) so gestaltet ist, daß ein Aufweiten des Axialsicherungsrings verhindert wird.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (29) in Form einer Überwurfmutter mit einem Innengewinde (32) gestaltet ist, die auf ein entsprechendes Außengewinde (33) des Gelenkinnenteils (6) aufgeschraubt ist, wobei der Axialsicherungsring (30) zwischen einer Anlagefläche der Überwurfmutter und der Anlagefläche (39) des Gelenkinnenteils (6) axial gehalten ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialsicherungsring (30) zwischen der Anlagefläche der Überwurfmutter und der Anlagefläche (39) des Gelenkinnenteils (6) axial spielfrei gehalten ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (6) einen Hülsenabschnitt (20) aufweist, der den Axialsicherungsing (30) in montiertem Zustand axial überdeckt, wobei der Innen querschnitt des Hülsenabschnitts (20) so gestaltet ist, daß ein Aufweiten des Axialsicherungsrings verhindert wird.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (29', 29'') in Form eines Sprengrings gestaltet ist, der in einer inneren Ringnut (35) des Hülsenabschnitts (20) einsitzt, wobei der Axialsicherungsring (30) zumindest mittelbar zwischen dem Sprenging und der Anlagefläche (39) des Gelenkinnenteils (6) axial gehalten ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialsicherungsring (30) zwischen dem Haltering (29', 29'') und der Anlagefläche (39) des Gelenkinnenteils (6) mit Axialspiel gehalten ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengring (29') nach außen federnd vorgespannt ist, wobei zwischen dem Sprengring (29') und dem Axialsicherungsring (30) ein Zwischenring (38) angeordnet ist, der vor dem Einsetzen des Axialsicherungsrings (30) in die Ringnut (34) auf den Wellenzapfen (3) aufgeschoben wird.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Sprengring (29'') nach innen federnd vorgespannt ist und mit Vorspannung auf dem Wellenzapfen (3) aufsitzt.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kappe vorgesehen ist, die auf den Hülsenabschnitt (20) des Gelenkinnenteils (6) zur Sicherung des Halterings (29'') aufgeschoben ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Haltering (29''') in Form einer Hohlschraube gestaltet ist, die in eine inneren Ausnehmung (36) des Gelenkinnenteils (6) oder eines damit verbundenen Bauteils eingeschraubt ist, wobei der Axialsicherungsring (30) zwischen der Hohlschraube und der Anlagefläche (39) des Gelenkinnenteils (6) axial gehalten ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialsicherungsring (30) in montiertem Zustand von einem Abschnitt der Hohlschraube bzw. einem Abschnitt des Gelenkinnenteils (6) axial überdeckt ist, wobei ein Aufweiten des Axialsicherungsrings verhindert wird.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Ringnut (34), in die der Axialsicherungsring (30) eingesetzt ist, kleiner ist als die halbe radiale Erstreckung des Axialsicherungsrings (30).
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehfesten Verbindung des Gelenkinnenteils (6) mit dem Wellenzapfen (3) eine Wellenverzahnung (17) vorgesehen ist, wobei die Ringnut (34), in die der Axialsicherungsring (30) eingesetzt ist, axial benachbart zu der Wellenverzahnung (17) angeordnet ist.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (6) einen Kugelbahnabschnitt (19) aufweist, in dem innere Kugelbahnen (10, 13) gebildet sind, und einen Hülsenabschnitt (20), wobei sich die Wellenverzahnung (17) axial über den Kugelbahnabschnitt (19) hinaus in einen Hülsenabschnitt (20) erstreckt.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (6) im Bereich des Hülsenabschnitts (20) eine äußere Ringnut (27) aufweist, in die ein innerer Bund (28) einer Dichtmanschette (24) mittels eines Spannrings (26) fixiert ist.