DE102008009363A1

DE102008009363A1 - Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk

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Publication number: DE102008009363A1
Application number: DE102008009363A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. Cermak; Michael Dipl.-Ing. Zierz
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2008-02-14
Filing date: 2008-02-14
Publication date: 2009-08-20
Anticipated expiration: 2028-02-15
Also published as: DE102008009363B4; US20090209354A1; US8012030B2

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung, insbesondere im Längsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Die Verbindungsanordnung umfaßt einen Wellenzapfen 3 mit einer äußeren Zapfennut 34; ein Gleichlaufdrehgelenk 4 mit einem Gelenkinnenteil 6, das mit dem Wellenzapfen 3 zur Übertragung eines Drehmoments drehfest verbunden ist, wobei das Gelenkinnenteil 6 einen hülsenartigen Abschnitt 20 mit einer inneren Ringnut 35 aufweist; einen radial elastisch aufweitbaren Axialsicherungsring 30 zur axialen Fixierung des Gelenkinnenteils 6, der in der Zapfennut 34 des Wellenzapfens 3 einsitzt; und Sicherungsmittel 41, die an dem hülsenartigen Abschnitt 29 befestigt sind und ein radiales Aufweiten des Axialsicherungsrings 30 verhindern.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk, insbesondere im Längsantriebsstrang 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 das Eingangs- oder Ausgangsteil eines Getriebes, insbesondere eines Achsdifferentials oder eines Schaltgetriebes sein, so daß er axial und radial festgelegt ist. Das Gleichlaufdrehgelenk befindet sich dementsprechend an einem Ende der Längsantriebswelle. 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 10 2004 009 477 B4 ist eine weitere Verbindungsanordnung zwischen einem Gleichlaufdrehgelenk und einem Wellenzapfen bekannt. Dabei ist eine Hülse vorgesehen, die mit dem Gelenkinnenteil fest verbunden ist und in eine Ringnut des Wellenzapfens eingreift, so daß eine axial wirksame Rastverbindung gebildet ist. Die Hülse ist im Bereich der Rastverbindung mittels eines Spannbands radial gesichert.
Insgesamt gestaltet sich die Anbindung eines Gleichlaufdrehgelenks an einen Wellenzapfen 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 äußeren Zapfennut; ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkinnenteil, das mit dem Wellenzapfen zur Übertragung eines Drehmoments drehfest verbunden ist, wobei das Gelenkinnenteil einen hülsenartigen Abschnitt mit einer inneren Ringnut aufweist; und einen radial elastisch aufweitbaren Axialsicherungsring zur axialen Fixierung des Gelenkinnenteils, der in der Zapfennut des Wellenzapfens einsitzt; und Sicherungsmittel, die auf dem hülsenartigen Abschnitt angeordnet sind und ein radiales Aufweiten des Axialsicherungsrings verhindern.
Der Vorteil der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung liegt darin, daß eine sichere axiale Festlegung zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Wellenzapfen erreicht wird. Insbesondere bei auftretenden Fliehkräften oder eingeleiteten Axialkräften bieten die Sicherungsmittel einen wirksamen Schutz gegen radiales Aufweiten des Axialsicherungsrings und damit eine zuverlässige Verbindung. Ferner hat die Konstruktion nur einen mimimalen Einfluß auf die Festigkeit des Wellenzapfens, da Axialsicherungsringe einsetzbar sind, deren Form lediglich eine geringe Querschnittsverringerung des Wellenzapfens erfordern. Dabei ist die Tiefe der Zapfennut, in die der Axialsicherungsring eingeschnappt ist, vorzugsweise geringer als die Tiefe der inneren Ringnut des hülsenartigen Abschnittes. Ein weiterer Vorteil ist im einfachen Aufbau der Verbindungsanordnung zu sehen, die nur wenige Teile aufweist, was sich günstig auf die Herstellungskosten auswirkt. Der benötigte Bauraum der Anordnung ist gering und es ergibt sich eine leichte Montierbarkeit der Komponenten. Insbesondere kann das Gleichlaufdrehgelenk komplett vormontiert werden, so daß bei der Endmontage lediglich die Anbindung an den Wellenzapfen zu bewerkstelligen ist.
Zur Montage wird der Axialsicherungsring in die Ringnut des hülsenartigen Abschnittes eingesetzt und das Gelenkinnenteil, und damit das gesamte Gleichlaufdrehgelenk, wird auf den Wellenzapfen aufgeschoben. Dabei wird der Axialsicherungsring vorzugsweise durch einen Endkonus des Wellenzapfens radial aufgeweitet und schnappt bei Erreichen der Zapfennut nach innen. Auf diese Weise ist der Axialsicherungsring nach radial innen vorgespannt, das heißt er sitzt mit Vorspannung in der Zapfennut ein. Bei Bedarf läßt sich die Verbindungsanordnung durch elastisches Aufweiten des Axialsicherungrings leicht wieder lösen, wobei die Funktionsfähigkeit der einzelnen Bauteile in vollem Umfang erhalten bleibt. Der Wellenzapfen kann insbesondere Eingangsteil oder Ausgangsteil eines Getriebes sein. Als Eingangsteil findet der Wellenzapfen beispielsweise Verwendung in einem Achsdifferentials, das zur Verteilung des eingeleiteten Drehmoments von der Längsantriebswelle auf zwei Seitenwellen dient. Als Ausgangsteil kann der Wellenzapfen beispielsweise in einem Schaltgetriebe verwendet werden, von dem das Drehmoment in die Längsachse eingeleitet wird. Das Getriebe ist vor der Montage der Antriebswelle eingebaut, so daß der Wellenzapfen axial und radial in dem Getriebegehäuse festgelegt ist.
Nach einer ersten Ausführungsform ist der Axialsicherungsring in Form eines Sprengrings gestaltet, das heißt eines offenen Rings. Nach einer zweiten Ausführungsform ist der Axialsicherungsring als umlaufend geschlossener Ring gestaltet.
Bei Verwendung eines Sprengrings ist es besonders günstig, wenn dieser und gegebenenfalls auch die Zapfennut ein rechteckiges Profil aufweisen. Das Rechteckprofil gewährleistet, daß es bei zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Wellenzapfen wirkenden Axialkräften nicht zu einer Gleitbewegung an den Kontaktflächen und damit einem radialen Aufweiten des Sprengrings kommt. Es sind jedoch auch beliebige andere Querschnittsformen denkbar, beispielsweise runde, ovale oder trapezförmige Querschnitte. Zu Handhabungszwecken ist es besonders günstig, wenn die zumindest zwei nach außen vorstehenden Ringabschnitte die Enden des offenen Sprengrings bilden. Vorzugsweise hat der hülsenartige Abschnitt in einem Teilumfangsbereich der inneren Ringnut eine Ausnehmung zur Außenumfangsfläche, in der die Enden des Sprengrings aufgenommen sind. Diese Ausnehmung erstreckt sich in axiale Richtung vorzugsweise bis zum stirnseitigen Ende des hülsenartigen Abschnitts, so daß ein Freiraum für Montage- bzw. Demontagezwecke gebildet ist. Es ist für die Sicherung der Verbindungsanordnung besonders günstig, wenn die Enden des Sprengrings radial zumindest bis zur Außenumfangsfläche vorstehen, wobei der Sprengring in die Zapfennut eingerastet ist.
Bei Verwendung eines geschlossenen Rings ist dessen Querschnitt vorzugsweise derart gestaltet, daß eine axiale Relativbewegung des Rings relativ zum Wellenzapfen ein radial-elastisches Aufweiten des Rings bewirkt. Dies kann beispielsweise durch einen runden, einen ovalen oder einen trapezförmigen Querschnitt des Sicherungsrings bewerkstelligt werden. Der Vorteil dieser Ausgestaltung besteht darin, daß die Anordnung durch Aufbringen einer Axialkraft, sofern die Sicherungsmittel zum Verhindern eines Aufweitens des Sicherungsrings entfernt sind, leicht demontierbar ist.
Nach einer günstigen Weiterbildung, die für die erste und die zweite Ausführungsform gilt, sind die nach außen vorstehenden Ringabschnitte als umfangsverteilte Ausbuchtungen des Axialsicherungsrings gestaltet. Die Anzahl der Ausbuchtungen, die vorzugsweise regelmäßig über den Umfang verteilt sind, ist grundsätzlich frei wählbar, wobei eine Anzahl von zumindest drei, insbesondere vier radialen Ausbuchtungen für eine Zentrierung relativ zum Gelenkinnenteil günstig ist. Der hülsenartige Abschnitt weist in Teilumfangsbereichen der inneren Ringnut vorzugsweise mehrere Ausnehmungen zur Außenumfangsfläche bzw. zur Stirnfläche des hülsenartigen Abschnitts auf, in die sich die Ausbuchtungen des Axialsicherungsrings hineinerstrecken. Dabei sind die Ausnehmungen im Querschnitt betrachtet gerade so groß, daß die hierin einliegenden Ausbuchtungen aufgenommen werden, ohne Raum für elastische Verformung zu haben. Für eine einfache Sicherung ist es von Vorteil, wenn die Ausbuchtungen so gestaltet sind, daß sie mit ihren äußeren Endflächen radial zumindest bis zur Außenumfangsfläche des hülsenartigen Abschnittes reichen, wobei der Axialsicherungsring in die Zapfennut eingerastet ist. Bei Verwendung eines offenen Rings mit Ausbuchten befindet sich der Öffnungsschlitz vorzugsweise in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Ausbuchtungen.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung, die ebenfalls für beide vorstehend genannten Ausführungsformen gilt, sind die Sicherungsmittel zum Verhindern eines radialen Aufweitens des Axialsicherungsrings in Form einer Manschette gestaltet. Diese sitzt auf dem hülsenartigen Abschnitt des Gelenkinnenteils auf und überdeckt die zumindest eine Ausnehmung. In aufgeschobenem Zustand der Manschette liegen die nach außen abstehenden Endabschnitte des offenen Rings bzw. die Ausbuchtungen des geschlossenen Rings gegen die Innenfläche der Manschette an, so daß ein Aufweiten des Axialsicherungsrings verhindert wird. Eine besonders gute Sicherung wird erreicht, wenn die Manschette im Überdeckungsbereich mit den Enden des offenen Sicherungsrings bzw. den Ausbuchtungen des geschlossenen Sicherungsrings verstärkt ist, beispielsweise durch eine einliegenden Verstärkungsring. Durch die aufgeschobene Manschette wird in vorteilhafter Weise erreicht, daß ein radiales Aufweiten des Axialsicherungsrings zumindest soweit verhindert wird, daß er nicht mehr aus der Zapfennut gedrückt werden kann. Die Manschette hat vorzugsweise einen inneren Ringwulst, der in eine äußere Ringnut des hülsen Abschnittes zur Axialsicherung eingreift. Die Fixierung der Manschette wird mittels eines Binders bewerkstelligt, der insbesondere derart gestaltet ist, daß er nur bei korrekt auf dem hülsenartigen Abschnitt aufsitzender Manschette geschlossen werden kann. Durch diese Ausgestaltung wird eine versehentliche Falschmontage verhindert.
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 hülsenartigen Abschnitt 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 hülsenartigen Abschnitts 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 offenem Axialsicherungsring
a) im Halblängsschnitt in perspektivischer Ansicht;
b) im Querschnitt durch eine Ebene, die den Axialsicherungsring beinhaltet;
2 eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk in einer zweiten Ausführungsform mit offenem Axialsicherungsring in perspektivischer Ansicht, teilweise geschnitten;
3 eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk in einer dritten Ausführungsform mit geschlossenem Axialsicherungsring
a) im Halblängsschnitt in perspektivischer Ansicht;
b) in Axialansicht in einer Querschnittsebene, die den Axialsicherungsring beinhaltet;
c) den Axialsicherungsring als Detail;
4 eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk in einer vierten Ausführungsform mit offenem Axialsicherungsring
a) in Axialansicht in einer Querschnittsebene, die den Axialsicherungsring beinhaltet;
b) den Axialsicherungsring als Detail.
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 beispielsweise das Achsdifferential oder das Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeugs sein, wobei das Gleichlaufdrehgelenk 4 dann an einem Ende der 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 befinden sich bei den Darstellungen gemäß den 1 und 2 in einer anderen Schnittebene und sind daher hier nicht sichtbar. Wie in 3 erkennbar ist, sind die Kugeln 7 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 mit einem Flanschteil 14 am Ende. Zwischen dem Flanschteil 14 und dem Gelenkaußenteil 5 ist ein Deckel 15 eingesetzt, der den Gelenkraum in Richtung zum Wellenrohr abdichtet. Das Gleichlaufdrehgelenk 4 kann selbstverständlich auch jede beliebige andere bekannte Ausgestaltung als die eines Gegenbahngelenks haben.
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 eingreift. 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 hülsenartigen Abschnitt 20. Der hülsenartige Abschnitt 20 ist einteilig an das Gelenkinnenteil 6 angeformt und kann daher auch als Hülsenansatz bezeichnet werden. Es versteht sich von selbst, daß der hülsenartige Ansatz auch zunächst als separates Bauteil hergestellt und nachträglich mit dem Gelenkinnenteil fest verbunden werden kann, beispielsweise mittels Schweißen. Die umlaufende Ringnut 27 zur Fixierung des Membranbalgs 24 ist in dem hülsenartigen Abschnitt 20 axial benachbart zum Kugelbahnabschnitt 19 angeordnet.
Das Gelenkinnenteil 6 hat eine zentrale Durchgangsbohrung 21 mit einer inneren Wellenverzahnung 17, in die der Wellenzapfen 3 mit einer entsprechenden äußeren Wellenverzahnung zur Übertragung eines Drehmoments eingesteckt ist. In einem der Hohlwelle 11 zugewandten Endabschnitt hat die zentrale Durchgangsbohrung 21 einen radial erweiterten Bohrungsabschnitt, in die ein weiterer Deckel 16 zur Abdichtung des Gelenkraums eingesetzt ist. Auf diese Weise ist der Gelenkraum durch die Dichtungsanordnung 22 sowie die beiden Deckel 15, 16 abgedichtet, so daß ein Aus laufen von Schmiermittel bzw. ein Eindringen von Schmutz verhindert wird.
Der Wellenzapfen 3 hat an seinem dem Gelenk 4 zugewandten Ende eine äußere Konusfläche 36 zum Einführen in die Bohrung 17 des Gelenkinnenteils 6. Zur Axialsicherung des Wellenzapfens 3 relativ zum Gelenkinnenteil 6 ist ein Axialsicherungsring 30 vorgesehen, der innen in einer umlaufenden äußeren Zapfennut 34 des Wellenzapfens 3 und außen in einer inneren Ringnut 36 des Gelenkinnenteils 6 einsitzt. Dabei ist der Axialsicherungsring 30 nach radial innen vorgespannt. Zur Montage wird der Axialsicherungsring 30 in die Ringnut 36 des hülsenartigen Abschnittes 20 eingesetzt, und das Gelenkinnenteil 6, und damit das gesamte Gleichlaufdrehgelenk 4, wird auf den Wellenzapfen 3 aufgeschoben. Dabei wird der Axialsicherungsring 30 durch die Konusfläche 36 des Wellenzapfens 3 radial aufgeweitet und schnappt bei Erreichen der Zapfennut 34 nach innen.
Im folgenden wird auf die Besonderheiten der unterschiedlichen Ausführungsformen hinsichtlich der Verbindung zwischen dem Wellenzapfen 3 und dem Gelenkinnenteil 6 eingegangen.
Bei der in 1 gezeigten Ausführungsform ist der Axialsicherungsring 30 in Form eines Sprengrings gestaltet. Der Sprengring ist offen und hat zwei nach außen vorstehende Ringabschnitte 37, 38, die die Enden des offenen Sprengrings bilden. Die nach radial außen gerichteten Enden 37, 38 sind in Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordnet, so daß sie einfach mittels eines Werkzeugs handhabbar sind. Die Enden 37, 38 des Sprengrings 30 sind in einer radialen Ausnehmung 39 des Gelenkinnenteils 6 aufgenommen, der die Zugänglichkeit und damit eine Demontage ermöglicht. Dabei befindet sich die Ausnehmung 39 in einem Teilumfangsbereich der inneren Ringnut 35 und verbindet diese mit der äußeren Umfangsfläche 40 des hülsenartigen Abschnitts 20. Der Sprengring 30 kann in die Ringnut 35 des Gelenkinnenteils 6 vormontiert werden, wobei den radialen Enden 37, 38 in der Ausnehmung 39 genügend Raum in Umfangsrichtung zur Verfügung steht, um beim Aufschieben auf den Wellenzapfen 3 aufgeweitet zu werden. Die radialen Enden 37, 38 stehen in aufgeweitetem Zustand des Sprengrings 30, das heißt wenn sich das Gelenkinnenteil 6 mit eingesetztem Sprengring 30 in einer Position zwischen der Konus fläche 36 und der Zapfennut 34 befindet, deutlich über die Umfangsfläche 40 radial hervor. Nach dem Einrasten des Sprengrings 30 in die Zapfennut 34 schnappen die Enden 37, 38 nach radial innen und liegen dann etwa im Bereich der Außenumfangsfläche 40 des hülsenartigen Abschnitts 20.
Zur Sicherung des Sprengrings 30 gegen ungewolltes Aufweiten, was ein Lösen des Gelenks 4 vom Wellenzapfen 3 zur Folge haben könnte, sind Sicherungsmittel 41 vorgesehen. Diese sind vorzugsweise als ringförmige Manschette gestaltet, die nach dem Einrasten des Sprengrings 30 auf den hülsenartigen Abschnitt 20 aufgeschoben wird und die Ausnehmung 39 und die darin angeordneten Enden 37, 38 überdeckt. Auf diese Weise wird verhindert, daß der Sprengring 30 beispielsweise aufgrund von Fliehkräften radial aufgeweitet wird, so daß er in der Zapfennut 34 sicher gehalten ist. Die Manschette 41 weist einen Zylinderabschnitt mit einem inneren Ringwulst 42 auf, der in eine äußere Ringnut 43 des hülsenartigen Abschnittes 20 zur Axialsicherung eingreift. Getriebeseitig hat die Manschette 41 eine nach innen gerichtete Einziehung, welche die Stirnseite des hülsenartigen Abschnitts 20 überdeckt, sowie einen inneren Bund 31, mit dem die Manschette 41 auf dem Wellenzapfen aufsitzt. Dabei wird die Fixierung der Manschette 41 mittels eines Fixierungsrings 44 bewerkstelligt, der auf dem Bund 31 aufsitzt. Die Manschette 41 kann bereits vor der Montage der Antriebswelle auf dem hülsenartigen Abschnitt 20 des Gelenkinnenteils 6 aufgeschoben werden. Es ist prinzipiell auch denkbar, daß die Sicherungsmanschette 41 einteilig mit der Dichtmanschette 24 gestaltet ist, was die Teilezahl nochmals reduzieren würde.
Es ist ersichtlich, daß der Sprengring 30 und die Zapfennut 34 ein rechteckiges Profil aufweisen. Bei einwirkenden Axialkräften kommt die radiale Seitenfläche des Sprengrings 30 mit der radialen Seitenwand der Zapffennut 34 in Anlagekontakt, wobei keine Radialkräfte erzeugt werden. Insofern kann das Einwirken von Axialkräften auf die Verbindungsanordnung nicht zu einem Aufweiten des Sprengrings 30 führen, so daß dieser sicher in der Zapfennut 34 gehalten ist. Es ist jedoch für bestimmte Anwendungsfälle auch denkbar, daß der Sprengring ein anderes als ein Rechteckprofil aufweist. Eine Ausgestaltung mit rundem oder ovalem Profil würde, eine abgezogene Manschette vorrausgesetzt, eine leichte Demontierbarkeit durch einfaches Abziehen des Gelenkinnenteils von dem Wellenzapfen ermöglichen.
Die Ausführungsform gemäß 2 entspricht hinsichtlich ihres Aufbaus und ihrer Funktionsweise weitestgehend derjenigen gemäß 1. Insofern kann auf obige Beschreibung Bezug genommen werden, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugszeichen versehen sind. Der einzige Unterschied besteht darin, daß die Manschette 41 bei der vorliegenden Ausführungsform im Bereich der Ausnehmung 39 bzw. des Sicherungsrings 30 einen inneren Verstärkungsring 45 aufweist. Der Verstärkungsring 45 besteht aus einem Material höherer Festigkeit als die Manschette 41, so daß ein Aufweiten des Sprengrings 30 durch ungewünschtes Eindringen der Enden 37, 38 in die Manschette 41 noch zuverlässiger verhindert wird.
Die in 3 gezeigte Verbindungsanordnung ist ähnlich aufgebaut wie diejenigen gemäß den 1 und 2, so daß hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen werden kann. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen und abgewandelte Bauteile mit gestrichenen Indizes versehen.
Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Axialsicherungsring 30' als umlaufend geschlossener Ring 30' ausgebildet. Der Ring 30' ist derart gestaltet, daß er sich beim Aufschieben auf die Konusfläche 36 elastisch aufweitet. Hierfür hat der geschlossene Ring 30' mehrere umfangsverteilte Ausbuchtungen 46, welche über die in Umfangsrichtung zwischen den Ausbuchten 46 gebildeten Ringabschnitte nach außen vorstehen. Es ist insbesondere in den 3b) und 3c) ersichtlich, daß vier radiale Ausbuchtungen 46 vorgesehen sind, die sich regelmäßig über den Umfang verteilen. Entsprechend weist der hülsenartige Abschnitt 20 des Gelenkinnenteils 6 in Teilumfangsbereichen der inneren Ringnut 34' mehrere Ausnehmungen 39' auf, die sich radial bis zur Außenumfangsfläche 40 und axial bis zur Stirnfläche des hülsenartigen Abschnitts 20 erstrecken und in denen die radialen Ausbuchtungen 46 des Sicherungsrings 30' aufgenommen sind.
Auch die vorliegende Ausführungsform ermöglicht eine Vormontage des Sicherungsrings 30' in die Ringnut 35 des Gelenkinnenteils 6, wobei die radialen Ausbuchtungen 46 beim Aufschieben auf den Wellenzapfen 3 nach radial außen gedrückt wer den. Die Ausbuchtungen 46 stehen in aufgeweitetem Zustand des Sicherungsrings 30', das heißt wenn sich das Gelenkinnenteil 6 mit eingesetztem Sicherungsring 30' in einer Position zwischen der Konusfläche 36 und der Zapfennut 34 befindet, deutlich über die Umfangsfläche 40 nach radial außen hervor. Beim Einrasten des Sicherungsrings 30' in die Zapfennut 34 bewegen sich die radialen Ausbuchtungen 46 nach radial innen und liegen dann etwa im Bereich der Außenumfangsfläche 40 des hülsenartigen Abschnitts 20.
Das Profil des Sicherungsrings 30' ist so gestaltet, daß durch das Aufbringen einer Axialkraft ein elastisches Aufweiten des Sicherungsrings 30' bewirkt wird. Auf diese Weise kann die Verbindungsanordnung durch Abziehen des Gelenks 4 von dem Wellenzapfen 3 leicht demontiert werden. Hierfür hat der Sicherungsring 30' vorliegend ein rundes Profil, wobei auch andere Querschnittsformen, beispielsweise ein ovaler oder ein trapezförmiger Querschnitt denkbar sind. Dies gilt im übrigen auch für die obengenannten Ausführungsbeispiele gemäß den 1 oder 2.
Zum Verhindern eines ungewollten Lösens des Axialsicherungsrings 30' ist auch bei der vorliegenden Ausführungsform gemäß 3 eine Manschette 41 als Sicherungsmittel vorgesehen, die auf dem hülsenartigen Abschnitt 20 des Gelenkinnenteils 6 aufsitzt und die radialen Ausnehmungen 39' überdeckt. Dabei liegen die Ausbuchtungen 46 mit ihren radial äußeren Enden – in aufgeschobenem Zustand der Manschette 41 – gegen die Innenfläche der Manschette 41 an, so daß ein Aufweiten des Sicherungsrings 30' verhindert wird. Auf diese Weise wird erreicht, daß ein radial-elastisches Aufweiten des Sicherungsrings 30' zumindest soweit verhindert wird, daß er nicht mehr aus der Zapfennut 34 gedrückt werden kann. Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Fixierung der Manschette 41 mittels eines Binders 47 bewerkstelligt. Der Binder 47 ist derart gestaltet, daß er nur dann auf der Manschette 41 fixiert bzw. geschlossen werden kann, wenn die Manschette 41 korrekt auf dem hülsenartigen Abschnitt 20 aufsitzt. Durch diese Ausgestaltung wird eine sichere Montage gewährleistet.
Die in 4 gezeigte Verbindungsanordnung entspricht weitestgehend derjenigen aus 3, so daß hinsichtlich der Gemeinsamkeiten auf obige Beschreibung Bezug genommen werden kann. Dabei sind gleiche Bauteile mit gleichen und abgewandelte Bauteile mit gestrichenen Indizes versehen. Der einzige Unterschied liegt in der Ausgestaltung des Axialsicherungsrings 30'', der vorliegend als offener Ring gestaltet ist. Es ist ersichtlich, daß die Trennstelle 48 des Axialsicherungsrings 30'' in Umfangsrichtung zwischen zwei benachbarten Vorsprüngen 46 angeordnet ist.
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. Dadurch, daß der Axialsicherungsring 30 in allen Ausführungsformen gegen radiales Aufweiten gesichert ist, kann die Zapfennut 34, in welcher der Axialsicherungsring 30 einsitzt, eine minimale Tiefe aufweisen. Dies wirkt sich günstig auf die Festigkeit des Wellenzapfens 3 aus, da Querschnittsschwächung und Kerbwirkung kleingehalten werden können. Es ist ferner nur 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.

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: Deckel
17: Wellenverzahnung
18: Verzahnungsabschnitt
19: Kugelbahnabschnitt
20: hülsenartiger Abschnitt
21: Durchgangsbohrung
22: Dichtungsanordnung
23: Haltering
24: Membranbalg
25: Außenwulst
26: Sicherungsring
27: äußere Ringnut
28: Innenwulst
29: Haltering
30: Axialsicherungsring
31: Bund
34: Zapfennut
35: Ringnut
36: Konusfläche
37: Ende
38: Ende
39: Ausnehmung
40: Umfangsfläche
41: Sicherungsmittel
42: Ringwulst
43: Ringnut
44: Fixierungsring
45: Verstärkungsring
46: Vorsprung
47: Binder
48: Trennstelle
A: Drehachse

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 102004048079 A1 [0002]
- DE 102004009477 B4 [0003]

Claims

Verbindungsanordnung, insbesondere im Längsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen Wellenzapfen (3) mit einer äußeren Zapfennut (34); ein Gleichlaufdrehgelenk (4) mit einem Gelenkinnenteil (6), das mit dem Wellenzapfen (3) zur Übertragung eines Drehmoments drehfest verbunden ist, wobei das Gelenkinnenteil (6) einen hülsenartigen Abschnitt (20) mit einer inneren Ringnut aufweist; einen radial elastisch aufweitbaren Axialsicherungsring (30) zur axialen Fixierung des Gelenkinnenteils (6), der in der Zapfennut (34) des Wellenzapfens (3) einsitzt; und Sicherungsmittel (41), die auf dem hülsenartigen Abschnitt (20) angeordnet sind und ein radiales Aufweiten des Axialsicherungsrings (30) verhindern.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialsicherungsring (30) zumindest zwei nach außen vorstehende Ringabschnitte (37, 38, 46) aufweist, wobei die Sicherungsmittel (41) in montiertem Zustand eine Bewegung der Ringabschnitte (37, 38, 46) nach außen begrenzen.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialsicherungsring (30) in Form eines Sprengrings gestaltet ist. (1, 2, 4)
Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei nach außen vorstehenden Ringabschnitte (37, 38) die Enden des Sprengrings (30) sind. (1, 2)
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenartige Abschnitt (20) in einem Teilumfangsbereich der inneren Ringnut (35) eine Ausnehmung (39) zur Außenumfangsfläche (40) aufweist, in der die nach außen abstehenden Ringabschnitte (37, 38) des Sprengrings (30) aufgenommen sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die abstehenden Ringabschnitte (37, 38) des Sprengrings (30), im eingerasteten Zustand des Sprengrings (30) in der Zapfennut (34), radial etwa bis zur Außenumfangsfläche (40) vorstehen.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zumindest zwei nach außen vorstehenden Ringabschnitte (46) in Form von über den Umfang verteilten Ausbuchtungen des Axialsicherungsrings (30) gestaltet sind. (3, 4)
Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die nach außen vorstehenden Ringabschnitte (46) regelmäßig über den Umfang verteilt sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest drei, insbesondere vier nach außen vorstehende Ringabschnitte (46) vorgesehen sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der hülsenartige Abschnitt (20) in Teilumfangsbereichen der inneren Ringnut (35) mehrere radiale Ausnehmungen (39) zur Außenumfangsfläche (40) aufweist, in die sich die vorstehende Ringabschnitte (46) des Axialsicherungsrings (30) hineinerstrecken.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die vorstehenden Ringabschnitte (46), im eingerasteten Zustand des Axialsicherungsrings (30) in der Zapfennut (34), mit ihren äußeren Enden radial etwa bis zur Außenumfangsfläche (40) des hülsenartigen Abschnitts (20) vorstehen.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Axialsicherungsring (30) in Form eines umlaufend geschlossenen Rings gestaltet ist. (3)
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Querschnitt des Axialsicherungsrings (30) derart gestaltet ist, daß eine axiale Relativbewegung relativ zum Wellenzapfen (3) ein radial-elastisches Aufweiten des Axialsicherungsrings (30) bewirkt.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Tiefe der Zapfennut (34), in die der Axialsicherungsring (30) eingeschnappt ist, geringer ist als die Tiefe der Ringnut (35) des hülsenartigen Abschnitts (20).
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sicherungsmittel (41) zum Verhindern eines radialen Aufweitens des Axialsicherungsrings (30) in Form einer Manschette gestaltet sind, welche auf dem hülsenartigen Abschnitt (20) des Gelenkinnenteils (6) aufsitzt und die zumindest eine Ausnehmung (39) überdeckt.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (41) einen Ringwulst (42) aufweist, der in eine äußere Ringnut (43) des hülsenartigen Abschnittes (20) zur Axialsicherung eingreift.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Manschette (41) mittels eines Binders (47) fixiert ist, der insbesondere nur dann geschlossen werden kann, wenn der Ringwulst (42) der Manschette (41) in die Ringnut (43) des hülsenartigen Abschnitts (20) eingreift.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 17, 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.