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Technisches Gebiet
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Die Erfindung betrifft eine Zentrierhülse zur Aufnahme eines Wellenendes, umfassend einen Außenkörper und einen Tragkörper, wobei der Tragkörper eine Aussparung zur Aufnahme des Wellenendes aufweist, wobei der Tragkörper teilweise sphärisch ausgebildet ist und eine teilweise sphärische Außenfläche aufweist und wobei zwischen dem Außenkörper und dem Tragkörper eine außen zumindest teilweise sphärisch ausgebildete, elastisch deformierbare Lage aufgenommen ist.
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Stand der Technik
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Aus der
DE 10 2005 029 741 A1 ist eine sphärisch ausgebildete Zentrierhülse bekannt, welche eine sehr geringe Kardaniksteifigkeit bewirkt. Hierdurch wird der Verschleiß des als Gleitlager ausgebildeten Tragkörpers verringert.
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In der gattungsbildenden Zentrierhülse wird ein erstes Wellenende aufgenommen und von einem Tragkörper umgeben. Der Tragkörper ist innerhalb eines Außenkörpers aufgenommen, welcher als Tiefziehteil ausgestaltet ist. Der Tiefziehkörper weist dabei einen sphärischen und einen zylindrischen Teil auf, wobei der Tragkörper bei der gattungsbildenden Zentrierhülse von dem sphärischen Teil umgeben ist.
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Der Außenkörper ist mit seinem zylindrischen Teil in einen Dreiarmflansch eingepresst, der mit einem zweiten Wellenende fest verbunden ist. Der Dreiarmflansch ist mittels eines Kupplungselements mit dem ersten Wellenende drehmomentübertragend verbunden.
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Bei manchen Anordnungen kommen geschmiedete Dreiarmflansche zum Einsatz. In einem geschmiedeten Dreiarmflansch ist eine zylindrische Halterung zur Aufnahme einer Zentrierhülse integriert. Die Positionierung einer Zentrierhülse mit einem sphärischen und einem zylindrischen Teil des Außenkörpers ist hierbei problematisch.
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Darstellung der Erfindung
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Zentrierhülse anzugeben, welche bei möglichst geringer kardanischer Steifigkeit eine möglichst hohe Radialsteifigkeit gewährleistet und nach kostengünstiger Fertigung in zylindrischen Aufnahmen eines Flansches problemlos aufnehmbar ist.
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Die vorliegende Erfindung löst die zuvor genannte Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruchs 1.
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Danach ist die eingangs genannte Zentrierhülse dadurch gekennzeichnet, dass der Außenkörper als Rohling ohne Hinterschneidungen derart ausgebildet ist, dass er aus zwei axial auseinanderformbaren Werkzeughälften entformbar ist, und eine zylindrische Mantelfläche aufweist, welche den außen zumindest teilweise sphärisch ausgebildeten Tragkörper umgibt.
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Erfindungsgemäß ist zunächst erkannt worden, dass der aus dem Stand der Technik bekannte teilweise sphärische Außenkörper mit Zylinderbereich nicht ohne axialen Versatz zwischen sphärischem Teil und zylindrischem Teil verbaut werden kann. Insbesondere ist erkannt worden, dass der Rohling als Gußteil, Sinterteil, Kaltfließpressteil, Schmiedeteil oder als ein durch ähnliche Umformungen entstandenes Teil ausgestaltet ist. Es ist weiter erkannt worden, dass die gattungsbildende Zentrierhülse zwar einen zylindrischen Teil aufweist, der in einer zylindrischen Aufnahme aufgenommen werden kann, der sphärische Teil jedoch unter Umständen aus der Aufnahme herausragt. Erfindungsgemäß wurde gerade kein Tiefziehteil, sondern ein Gußteil, ein Sinterteil, ein Kaltfließpressteil, ein Schmiedeteil oder ein durch ähnliche Umformungen entstandenes Teil als Außenkörper gewählt. Dabei besteht die erfinderische Tätigkeit insbesondere darin, dass der Außenkörper derart ausgebildet ist, dass er ohne Hinterschneidungen ausgebildet ist und problemlos entformt werden kann und trotzdem eine bereichsweise sphärische Innenkontur aufweist. Hierdurch ist eine Zentrierhülse angegeben, welche bei möglichst geringer kardanischer Steifigkeit eine möglichst hohe Radialsteifigkeit gewährleistet und nach kostengünstiger Fertigung in zylindrischen Aufnahmen eines Flansches problemlos aufnehmbar ist.
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Insoweit ist die eingangs genannte Aufgabe gelöst.
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Der Außenkörper könnte in seinem Inneren erste und zweite Tragflächen aufweisen, welche in radialer Richtung konkav gewölbt ausgebildet sind. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann ein sphärischer Tragkörper mit einer teilweise sphärischen elastischen Gummispur vom Außenkörper umschlossen werden.
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Die ersten Tragflächen und die zweiten Tragflächen könnten am inneren Umfang des Außenkörpers angeordnet sein, wobei die ersten Tragflächen an einem ersten axialen Ende des Außenkörpers und die zweiten Tragflächen an einem dem ersten axialen Ende gegenüberliegenden zweiten axialen Ende angeordnet sind. Der Tragkörper ist durch diese konkrete Ausgestaltung axial im Außenkörper nach dessen radialer Kalibrierung gefangen. Auf eventuelle Bindemittel kann verzichtet werden. Der Tragkörper kann formschlüssig im Außenkörper unter Zwischenlage der elastisch deformierbaren Lage aufgenommen werden.
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Die ersten und zweiten Tragflächen könnten in Axialansicht auf Lücke versetzt zueinander angeordnet sein. Hierdurch ist der Außenkörper problemlos aus einem Werkzeug mit axial auseinanderfahrbaren Werkzeugteilen bzw. -hälften entformbar und bildet keine Hinterschneidungen aus. Hier kann ein Gießwerkzeug, ein Kaltumformwerkzeug oder ein Sinterwerkzeug verwendet werden. Des Weiteren kann eine eingespritzte flüssige Elastomermasse, insbesondere ein erhitzter zähflüssiger Rohkautschuk, problemlos die Tragflächen umfliessen und von einem axialen Ende des Außenkörpers zum anderen gelangen. Der Tragkörper kann so formschlüssig im nachträglich kalibrierten Außenkörper aufgenommen werden.
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Vor diesem Hintergrund könnten die ersten und zweiten Tragflächen in Axialansicht relativ zueinander jeweils um 120° versetzt angeordnet sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung können pro axialem Ende je drei Tragflächen angeordnet werden. Drei Tragflächen können den Tragkörper stabil aufnehmen und abstützen. Es sind jedoch auch vier oder mehr Teilungen bzw. Tragflächen möglich.
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Die ersten und zweiten Tragflächen könnten in Axialansicht relativ zueinander jeweils um 90° versetzt angeordnet sein. Durch eine Schaffung von jeweils vier Tragflächen im Bereich der axialen Enden wird die Last auf den Tragkörper verteilt.
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Vor diesem Hintergrund könnten die ersten und zweiten Tragflächen in Axialansicht relativ zueinander jeweils um 45° versetzt angeordnet sind. Durch eine Schaffung von jeweils acht Tragflächen im Bereich der axialen Enden wird die Last auf den Tragkörper besonders günstig verteilt.
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Zwischen je einer ersten und je einer zweiten Tragfläche könnte in Axialansicht eine sich in Axialrichtung erstreckende Passage ausgebildet sein. Durch diese konkrete Ausgestaltung ist eine saubere Trennung der Formhälften des Gießwerkzeugs, Kaltumformwerkzeugs bzw. Sinterwerkzeuges möglich.
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Die elastisch deformierbare Lage könnte an ihren axialen Enden Ausnehmungen aufweisen, die mit den ihnen jeweils axial gegenüberliegenden Tragflächen im Wesentlichen fluchten. Hierdurch kann eine Erhöhung der Kardaniksteifigkeit der Zentrierhülse vermieden werden. Vor diesem Hintergrund könnte die elastisch deformierbare Lage ringsegmentförmige Ausnehmungen aufweisen.
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Der Außenkörper könnte aus einem eisenhaltigen Sinterwerkstoff gefertigt sein. Dieser Werkstoff weist eine geringe Dichte und eine hohe Verformbarkeit auf. Dieser Werkstoff zeigt insbesondere sehr gute Bruchdehnungseigenschaften.
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Der Tragkörper könnte aus einem selbstschmierenden Werkstoff gefertigt sein. Hierdurch werden Verschleißerscheinungen stark reduziert. Vor diesem Hintergrund könnte der Tragkörper aus Kunststoff gefertigt sein. Die Fertigung des Tragkörpers aus Kunststoff erlaubt eine kostengünstige Fertigung des Tragkörpers bei geringem Gewicht. Des Weiteren ist die Verwendung von Kunststoff vorteilhaft im Hinblick auf die Fertigung eines Lagers, da Kunststoffe in einfacher Weise in Hohlräume extrudiert oder eingespritzt werden können. Der Kunststoff könnte des Weiteren besondere tribologische Eigenschaften wie Selbstschmierung aufweisen, so dass auf Öle oder Fette verzichtet werden kann. Als Tragkörper könnte auch ein metallisches Element fungieren, welches mit einer Kunststoffschicht überzogen ist. Beispielsweise könnte der Tragkörper als Bronzekörper ausgebildet sein, der mit einer Beschichtung aus Polytetrafluorethylen versehen ist. Es ist auch denkbar, dass der Tragkörper aus einem Metall ohne Beschichtung gefertigt ist. Vor diesem Hintergrund kann Bronze zum Einsatz kommen, da dieser Werkstoff als Gleitlager geeignet ist.
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Der Außenkörper könnte aus einem Gußwerkstoff gefertigt sein. Bevorzugt könnte Eisenguß, Aluguß oder Kunststoffguß verwendet werden. Durch diese konkrete Ausgestaltung kann zur Fertigung des Außenkörpers ein Gießverfahren ausgeführt werden
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Die elastisch deformierbare Lage könnte aus einem Elastomer, insbesondere aus Gummi, gefertigt sein. Gummi stellt einen Werkstoff dar, der sich auf besonders einfache Weise mit Metallen vulkanisieren lässt. Denkbar ist vor diesem Hintergrund auch, dass das Gummi mit Kunststoffteilen durch Verkleben oder Anspritzen verbindbar ist. Insoweit könnte der Außenkörper aus Metall oder Kunststoff gefertigt sein.
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Der Außenkörper kann ohne Bindung zur elastisch deformierbaren Lage ausgestaltet sein.
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Bei einem Verfahren zur Herstellung eines Außenkörpers, der in einer Zentrierhülse der hier beschriebenen Art verwendet wird, könnten Verfahrensschritte eines Gießverfahrens, Sinterverfahrens Kaltließpressverfahrens, eines Schmiedeverfahrens oder eines Kaltumformverfahrens ausgeführt werden, wobei mindestens zwei Werkzeugteile, insbesondere lediglich zwei Werkzeughälften, zur Entformung des Außenkörpers axial auseinandergefahren werden. Der Außenkörper kann durch das genannte Verfahren als Gußteil, Sinterteil, Kaltfließpressteil, Schmiedeteil oder als ein durch ähnliche Umformungen entstandenes Teil ausgestaltet sein.
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Es gibt nun verschiedene Möglichkeiten, die Lehre der vorliegenden Erfindung in vorteilhafter Weise auszugestalten und weiter zu bilden. Dazu ist einerseits auf die nachgeordneten Ansprüche, andererseits auf die nachfolgende Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Zentrierhülse anhand der Zeichnung zu verweisen.
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In Verbindung mit der Erläuterung des bevorzugten Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung, werden auch im Allgemeinen bevorzugte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre erläutert.
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Kurzbeschreibung der Zeichnung
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In der Zeichnung zeigen
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1 in einer schematischen Ansicht eine Anordnung mit einem geschmiedeten Dreiarmflansch, welcher die Zentrierhülse aufnimmt,
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2 eine perspektivische Schnittansicht der Zentrierhülse,
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3 eine perspektivische Schnittansicht des Außenkörpers der Zentrierhülse und eine Axialansicht des halben Außenkörpers, und
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4 eine perspektivische Schnittansicht des Außenkörpers der Zentrierhülse, wobei die gewölbten Tragflächen schraffiert dargestellt sind.
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Ausführung der Erfindung
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1 zeigt eine Anordnung mit zwei Wellenenden 1, 2, welche durch ein Kupplungselement 3 drehmomentübertragend miteinander verbunden sind.
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Die Anordnung weist eine Zentrierhülse 4 auf, welche zumindest ein erstes Wellenende 1, bzw. einen Wellenzapfen, aufnimmt. Die Zentrierhülse 4 weist einen Tragkörper 5 für das Wellenende 1 und einen diesen umgebenden Außenkörper 6 auf. Zwischen dem Tragkörper 5 und dem Außenkörper 6 ist eine elastisch deformierbare Lage 7 angeordnet. Die elastisch deformierbare Lage 7 ist an ihrem Äquator sphärisch ausgebildet.
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Das zweite Wellenende 2 weist einen geschmiedeten Dreiarmflansch 8 auf, der durch das Kupplungselement 3 mit einem getriebeseitigen Dreiarmflansch 9 in drehmomentübertragender Verbindung steht. Das erste Wellenende 1 ist als Getriebe-Ritzelwelle ausgestaltet. Das Kupplungselement 3 weist eine Gummi-Gelenkscheibe 10 auf. Innerhalb des geschmiedeten Dreiarmflanschs 8 ist eine zylindrische Aufnahme 11 für die Zentrierhülse 4 ausgebildet. Die Zentrierhülse 4 ist in der Aufnahme 11 aufgenommen, wobei die Äquatorialebene 4a der Zentrierhülse 4 in der Mittelebene 3a liegt.
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2 zeigt eine perspektivische Schnittansicht der Zentrierhülse 4. Die Zentrierhülse 4 zur Aufnahme des ersten Wellenendes 1 umfasst einen Außenkörper 6 und einen Tragkörper 5, wobei der Tragkörper 5 eine Aussparung 12 zur Aufnahme des ersten Wellenendes 1 aufweist, wobei der Tragkörper 5 teilweise sphärisch ausgebildet ist und eine teilweise sphärische Außenfläche 13 aufweist und wobei zwischen dem Außenkörper 6 und dem Tragkörper 5 eine zumindest teilweise sphärisch ausgebildete, elastisch deformierbare Lage 7 aufgenommen ist. Der Außenkörper 6 ist als Gußteil, Sinterteil, Kaltfließpressteil, Schmiedeteil oder als ein durch ähnliche Umformungen entstandenes Teil ausgebildet und weist eine zylindrische Mantelfläche 14 auf, welche den teilweise sphärisch ausgebildeten Tragkörper 5 umgibt. Der Außenkörper 6 ist als Rohling ohne Hinterschneidungen derart ausgebildet, dass er aus zwei axial auseinanderformbaren Werkzeughälften entformbar ist, und eine zylindrische Mantelfläche 14 aufweist, welche den außen zumindest teilweise sphärisch ausgebildeten Tragkörper 5 umgibt.
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Die elastisch deformierbare Lage 7 weist an ihren äußersten axialen Enden ringsegmentförmige Ausnehmungen 18 auf, welche sich in Axialrichtung zur Mitte der Zentrierhülse hin verjüngen. Die Ausnehmungen 18 sind ausgebildet, da ein Elastomer im Bereich der Ausnehmungen 18 nur die Kardaniksteifigkeit erhöhen würde, zur Radialsteifigkeit aber keinen Wesentlichen Beitrag liefern würde.
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Die elastisch deformierbare Lage 7 weist eine ausreichende Radialsteifigkeit und eine geringe Kardaniksteifigkeit für große Knickwinkel auf, welche die Wellenenden 1, 2 im Einsatz bilden. Die elastisch deformierbare Lage 7 ist derart kalibriert, dass sie eine ausreichend hohe Radialsteifigkeit aufweist. Vorzugsweise steht die elastisch deformierbare Lage 7 unter einer starken Vorspannung, um einen Reibschluss zwischen Außenkörper 6 und elastischer Lage 7 ohne Bindung zu ermöglichen.
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3 zeigt in der linken Ansicht eine perspektivische Schnittansicht des Außenkörpers 6. Der Außenkörper 6 weist in seinem Inneren erste Tragflächen 15 und zweite Tragflächen 16 auf, welche in radialer Richtung konkav gewölbt ausgebildet sind.
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3 zeigt in der rechten Ansicht in Axialrichtung, dass die ersten Tragflächen 15 und die zweiten Tragflächen 16 in Axialansicht auf Lücke versetzt zueinander angeordnet sind. Die ersten und zweiten Tragflächen 15, 16 sind in Axialansicht relativ zueinander jeweils um 120° versetzt angeordnet. Zwischen je einer ersten Tragfläche 15 und je einer zweiten Tragfläche 16 ist in Axialansicht je eine sich in Axialrichtung erstreckende Passage 17 ausgebildet.
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Der Außenkörper 6 ist aus einem eisenhaltigen Sinterwerkstoff gefertigt. Der Tragkörper 5 ist aus einem selbstschmierenden Werkstoff gefertigt.
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4 zeigt in einer perspektivischen Schnittansicht den Außenkörper 6, wobei die ersten Tragflächen 15 und die zweiten Tragflächen 16 schraffiert dargestellt sind. Die ersten Tragflächen 15 und die zweiten Tragflächen 16 sind am inneren Umfang des Außenkörpers 6 angeordnet. In Umfangsrichtung sind jeweils drei erste Tragflächen 15 und drei zweite Tragflächen 16 angeordnet, welche in radialer Richtung konkav gewölbt ausgebildet sind. Die ersten Tragflächen 15 und die zweiten Tragflächen 16 sind am inneren Umfang des Außenkörpers 6 angeordnet, wobei die ersten Tragflächen 15 an einem ersten axialen Ende des Außenkörpers 6 und die zweiten Tragflächen 16 an einem dem ersten axialen Ende gegenüberliegenden zweiten axialen Ende angeordnet sind.
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Hinsichtlich weiterer vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der erfindungsgemäßen Lehre wird einerseits auf den allgemeinen Teil der Beschreibung und andererseits auf die beigefügten Patentansprüche verwiesen.
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Abschließend sei ganz besonders hervorgehoben, dass das zuvor ausgewählte Ausführungsbeispiel lediglich zur Erörterung der erfindungsgemäßen Lehre dient, diese jedoch nicht auf dieses Ausführungsbeispiel einschränkt.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102005029741 A1 [0002]
