DE102011007379A1

DE102011007379A1 - shaft connection

Info

Publication number: DE102011007379A1
Application number: DE102011007379A
Authority: DE
Inventors: Dietmar Van Der Linden; Angelo Santamaria; Frank Scholz
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-10-18
Also published as: WO2012139779A1

Abstract

Wellenverbindung, aufweisend eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle 1, die unter Zwischenschaltung einer Nabe 4 drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, wobei die Antriebswelle und die Abtriebswelle 1 eine außenliegende Keilwellenverzahnung 3a und die Nabe 4 eine innenliegende Keilwellenverzahnung 3b aufweisen. Erfindungsgemäß wird eine Wellenverbindung angegeben, die ohne Zusatzmaßnahmen eine definierte Ausrichtung einer Antriebswelle zu einer Abtriebswelle 1 ermöglicht. Dies wird dadurch erreicht, dass die Keilwellenverzahnungen 3a, 3b eine Einrichtung zur definierten gegenseitigen Drehlagerausrichtung aufweisen.Shaft connection, comprising a drive shaft and an output shaft 1, which are connected to each other in a torque-transmitting manner with the interposition of a hub 4, the drive shaft and the output shaft 1 having an external splined shaft toothing 3a and the hub 4 having an internal splined shaft toothing 3b. According to the invention, a shaft connection is specified which enables a defined alignment of a drive shaft to an output shaft 1 without additional measures. This is achieved in that the spline teeth 3a, 3b have a device for defined mutual pivot bearing alignment.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Wellenverbindung, aufweisend eine Antriebswelle und eine Abtriebswelle, die unter Zwischenschaltung einer Nabe drehmomentübertragend miteinander verbunden sind, wobei die Antriebswelle und die Abtriebswelle eine außenliegende Keilwellenverzahnung und die Nabe eine innenliegende Keilwellenverzahnung aufweist.The present invention relates to a shaft connection, comprising a drive shaft and an output shaft, which are connected with the interposition of a hub to transmit torque, wherein the drive shaft and the output shaft has an external spline and the hub has an internal spline.

Stand der TechnikState of the art

Eine derartige Wellenverbindung ist aus der DE 100 23 118 A1 bekannt. Diese Wellenverbindung weist als Besonderheit eine Bogenzahnkupplung auf. Diese Bogenzahnkupplung ist so ausgelegt, dass die Lebensdauer und Zuverlässigkeit der über diese Wellenverbindung angetriebenen Nebenaggregate erhöht ist. Dies wird durch den Einbau der Bogenzahnkupplung erreicht, die Fluchtfehler der Antriebswelle gegenüber der Abtriebswelle dauerhaft verschleißfrei ausglicht. Bei bekannten Lösungen führen derartige Fluchtfehler zu erhöhtem Verschleiß beispielsweise durch sogenannten Reibrost. Weiterhin wird die Lagerung der Antriebswelle und der Abtriebswelle bei Fluchtfehlern zusätzlich belastet und ist dadurch verschließanfälliger. Angewendet wird diese Wellenverbindung an einer Brennkraftmaschine zum Antrieb von einer oder mehreren Hydraulikpumpen. Bei einem solchen Antrieb ist ein Drehlagenausgleich der Antriebswelle zu der Abtriebswelle nicht erforderlich.Such a shaft connection is from the DE 100 23 118 A1 known. This shaft connection has as a special feature a curved tooth coupling. This gear coupling is designed so that the life and reliability of the driven via this shaft connection ancillaries is increased. This is achieved by the installation of the curved tooth coupling, the alignment error of the drive shaft relative to the output shaft makes durable wear-free. In known solutions such misalignments lead to increased wear, for example by so-called grating. Furthermore, the bearing of the drive shaft and the output shaft is additionally burdened in case of alignment errors and is thereby more susceptible to closure. This shaft connection is applied to an internal combustion engine for driving one or more hydraulic pumps. In such a drive, a rotational position compensation of the drive shaft to the output shaft is not required.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Wellenverbindung anzugeben, die ohne Zusatzmaßnahmen eine definierte Ausrichtung einer Antriebswelle zu einer Abtriebswelle ermöglicht.The invention is based on the object to provide a shaft connection that allows a defined orientation of a drive shaft to an output shaft without additional measures.

Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention

Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass die Keilwellenverzahnungen der Antriebswelle, der Abtriebswelle und der Nabe eine Einrichtung zur definierten gegenseitigen Drehlagerausrichtung aufweisen. Eine solche Drehlagenausrichtung ist bei angetriebenen Aggregaten wichtig, deren Funktion drehlagengenau zu der antreibenden Maschine oder dem entsprechenden Gerät ausgelegt ist. Bei herkömmlichen Wellenverbindungen ist eine Drehlageausrichtung nur durch Zusatzmaßnahmen wie Abstecken oder Sonderausrichtung oder Anbringung von Markierungen möglich. Alle diese Maßnahmen erfordern eine visuelle Kontrolle der Drehlage der Antriebswelle zu der Abtriebswelle. Erfindungsgemäß wird nun eine Einrichtung angegeben, die zur definierten Drehlagerausrichtung direkt durch die zusammenwirkenden Keilwellenverzahnungen führt.This object is achieved in that the splines of the drive shaft, the output shaft and the hub have a device for defined mutual pivot bearing alignment. Such a rotational position alignment is important for driven units whose function is designed to be exact to the driving machine or the corresponding device. With conventional shaft connections, a rotational orientation is only possible by additional measures such as staking or special alignment or attachment of markings. All these measures require a visual control of the rotational position of the drive shaft to the output shaft. According to the invention, a device is now provided which leads to the defined pivot bearing orientation directly through the cooperating spline teeth.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Einrichtung Bearbeitungsbestand der Keilwellenverzahnungen. Grundsätzlich ist es möglich, die Einrichtung nachträglich an die Keilwellenverzahnungen anzubringen oder in diese einzuarbeiten. Vorteilhaft werden diese aber während der Bearbeitung der Keilwellenverzahnungen angebracht.In a further development of the invention, the device is Bearbeitungsbestand the spline teeth. Basically, it is possible to subsequently attach the device to the splines or incorporated into this. However, these are advantageously applied during the machining of the splines.

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist die Einrichtung eine bei der Herstellung der Keilwellenverzahnungen festgelegtes Profil der Keilwellenverzahnungen. Dieses Profil kann im Grunde beliebig ausgelegt sein, wobei nur sichergestellt sein muss, dass zumindest genau eine definierte Drehstellung der zu verbindenden Antriebswelle und der Abtriebswelle sichergestellt ist. Dabei kann es im Rahmen der Erfindung vorgesehen sein, dass beispielsweise zwei definierte Drehstellungen zueinander eingestellt werden können, die aber so unterschiedlich sind, dass diese sofort nachvollzogen werden können. Dies ist beispielsweise dann sinnvoll anwendbar, wenn mit der Wellenverbindung beispielsweise eine Maschine oder ein Gerät mit beispielsweise zwei verschiedenen Aggregaten wahlweise verbunden werden sollen. Dabei sind dann aber die unterschiedlichen Drehlagen zueinander klar definiert und erkennbar.In a further embodiment of the invention, the device is a fixed in the production of splines profile of the spline teeth. This profile can basically be designed arbitrarily, it only being necessary to ensure that at least exactly one defined rotational position of the drive shaft to be connected and the output shaft is ensured. It may be provided within the scope of the invention that, for example, two defined rotational positions can be adjusted to each other, but they are so different that they can be understood immediately. This is useful, for example, if the shaft connection, for example, a machine or a device with, for example, two different units to be selectively connected. But then the different rotational positions are clearly defined and recognizable.

In Weiterbildung der Erfindung weist das Profil einer Keilwellenverzahnung zwei zusammengefasste Keile und damit korrespondierende Nuten an dem korrespondierenden Profil der zweiten Keilwellenverzahnung auf. Zwei zusammengelegte Keile und entsprechende Nuten der Keilwellenverzahnung lassen sich bei der Herstellung der Keilwellenverzahnung durch ein entsprechendes Werkzeug leicht herstellen. Ein weiterer Vorteil von zwei zusammengelegten Keilen ist es, dass keine Schwächung der Wellenverbindung entsteht, wie sie beispielsweise durch Weglassen oder Abfräsen eines Keils entstehen würde.In a further development of the invention, the profile of a splined toothing has two combined wedges and thus corresponding grooves on the corresponding profile of the second spline toothing. Two folded wedges and corresponding grooves of the spline teeth can be easily produced by a corresponding tool in the preparation of the spline. Another advantage of two folded wedges is that no weakening of the shaft connection occurs, as would occur, for example, by omitting or milling off a wedge.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung weist das Profil jeweils einen höhenreduzierten Keil und eine damit korrespondierende höhenerweiterten Nut an dem Gegenprofil auf. Diese Ausgestaltung ist als Alternative oder Ergänzung zu den zusammengefassten Keilen zu sehen.In a further embodiment of the invention, the profile has in each case a height-reduced wedge and a height-increased groove corresponding thereto on the counter-profile. This embodiment can be seen as an alternative or supplement to the combined wedges.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Keilwellenverzahnung eine Zahnwellenverzahnung. Eine Zahnwellenverzahnung weist evolventenförmige Flanken auf, mit der besondere Übertragungseigenschaften hinsichtlich der übertragbaren Last und des Ausgleichs von möglichen Fluchtfehlern erzielt werden können.In a further development of the invention, the spline toothing is a spline toothing. A toothed shaft toothing has involute flanks, with which special transmission properties with regard to the transferable load and the compensation of possible misalignments can be achieved.

In Weiterbildung der Erfindung ist die Abtriebswelle eine Pumpenwelle, insbesondere eine Hochdruckpumpenwelle, während wiederum in weiterer Ausgestaltung die Antriebswelle eine Brennkraftmaschinenwelle, insbesondere eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine ist. Die entsprechende Verwendung sieht vor, dass die Wellenverbindung an einer Brennkraftmaschine zum Antrieb einer Hochdruckpumpe, insbesondere für ein Common-Rail-Einspritzsystem durch eine Brennkraftmaschinenwelle, insbesondere eine Kurbelwelle oder eine Nockenwelle der Brennkraftmaschine verwendet wird. Eine solche Verwendung ist besonders vorteilhaft, da bei Antrieb einer Hochdruckpumpenwelle für ein Common-Rail-Einspritzsystem eine definierte gegenseitige Drehlagenausrichtung der Antriebswelle und der getriebenen Welle, also der Abtriebswelle zwingend erforderlich ist. Da die entsprechende Wellenverbindung darüber hinaus oftmals nicht oder schwer einsehbar ist, kann hier der Gegenstand der Erfindung vorteilhaft angewendet werden.In a further development of the invention, the output shaft is a pump shaft, in particular a high-pressure pump shaft, while again in Another embodiment, the drive shaft is an internal combustion engine shaft, in particular a crankshaft or a camshaft of the internal combustion engine. The corresponding use provides that the shaft connection is used on an internal combustion engine for driving a high-pressure pump, in particular for a common-rail injection system by an internal combustion engine shaft, in particular a crankshaft or a camshaft of the internal combustion engine. Such a use is particularly advantageous because when driving a high pressure pump shaft for a common rail injection system a defined mutual rotational position alignment of the drive shaft and the driven shaft, so the output shaft is mandatory. In addition, since the corresponding shaft connection is often difficult or impossible to see, the subject matter of the invention can be advantageously used here.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der Zeichnungsbeschreibung zu entnehmen, in der ein in den Figuren dargestelltes Ausführungsbeispiel näher beschrieben ist.Further advantageous embodiments of the invention are described in the drawings, in which an illustrated in the figures embodiment is described in detail.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Es zeigen:Show it:

1 eine Abtriebswelle mit einer außenliegenden Keilwellenverzahnung, die mit einer Nabe mit einer innenliegenden Keilwellenverzahnung zusammenwirkt, 1 an output shaft with an external spline, which cooperates with a hub with an internal spline,

2a eine Abtriebswelle gemäß 1 in einer perspektivischen Ansicht mit einer Darstellung von zwei zusammengelegten Keilen einer Keilwellenverzahnung und 2a an output shaft according to 1 in a perspective view with a representation of two folded wedges of a spline and

2b eine Ausschnittsvergrößerung der zusammengelegten Keile gemäß 2a. 2 B an enlarged detail of the folded wedges according to 2a ,

Ausführungsform der ErfindungEmbodiment of the invention

1 zeigt eine Abtriebswelle 1, die eine Pumpennockenwelle einer Hochdruckpumpe für ein Common-Rail-Einspritzsystem einer Brennkraftmaschine ist. Diese Abtriebswelle 1 weist einen Wellenstummel 2 auf, in den eine außenliegende Keilwellenverzahnung 3a eingearbeitet ist. Die Keilwellenverzahnung 3a, die auch als Vielzahnverzahnung bezeichnet wird, wird gewählt, um eine zuverlässige und störungsfreie Drehmomentübertragung von hohen Drehmomenten auf die Abtriebswelle 1 zu ermöglichen. Hohe Drehmomente müssen insbesondere bei einer Hochdruckpumpe übertragen werden, da von einer solchen Hochdruckpumpe beispielsweise Kraftstoff mit einem Druck von mehr als 1600 bar präzise und zeitgenau in einen Hochdruckspeicher gefördert werden muss. 1 shows an output shaft 1 , which is a pump camshaft of a high pressure pump for a common rail injection system of an internal combustion engine. This output shaft 1 has a stub shaft 2 on, in which an external spline 3a is incorporated. The spline toothing 3a , which is also referred to as spline toothing, is chosen to ensure reliable and trouble-free torque transmission from high torques to the output shaft 1 to enable. High torques must be transmitted in particular in a high-pressure pump, since for example, fuel with a pressure of more than 1600 bar must be conveyed precisely and precisely in a high-pressure accumulator from such a high-pressure pump.

Auf die außenliegende Keilwellenverzahnung 3a des Wellenstummels 2 ist eine Nabe 4 aufgeschoben, die eine der außenliegenden Keilwellenverzahnung 3a des Wellenstummels 2 entsprechende innenliegende Keilwellenverzahnung 3b aufweist. Dabei kann die Nabe beispielsweise etwa in der Mitte der innenliegenden Keilwellenverzahnung 3b eine umlaufende Innennut 5 aufweisen, in die ein entsprechender Sprengring eingesetzt wird. Dieser Sprengring gewährleistet eine definierte Aufschieblage der Nabe 4 auf den Wellenstummel 2.On the external spline 3a of the stub shaft 2 is a hub 4 deferred, which is one of the external spline 3a of the stub shaft 2 corresponding internal spline toothing 3b having. In this case, the hub, for example, approximately in the middle of the internal spline 3b a circumferential inner groove 5 have, in which a corresponding snap ring is used. This snap ring ensures a defined Aufschieblage the hub 4 on the stub shaft 2 ,

Die innenliegende Keilwellenverzahnung 3b der Nabe 4 ist in dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 durchgehend bis zu dem freien, hier nicht belegten Ende der Nabe 4 ausgebildet. In diesen in der Figur nicht belegten Bereich der innenliegenden Keilwellenverzahnung 3b wird eine nicht dargestellte Antriebswelle mit einer entsprechenden außenliegenden Keilwellenverzahnung eingesetzt. Diese Antriebswelle ist beispielsweise eine Nockenwelle oder Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine oder steht mit einer solchen Welle im Eingriff.The internal spline toothing 3b the hub 4 is in the embodiment according to 1 through to the free, not occupied here end of the hub 4 educated. In this not occupied in the figure area of the internal spline 3b a drive shaft, not shown, is used with a corresponding external spline. This drive shaft is for example a camshaft or crankshaft of an internal combustion engine or is in engagement with such a shaft.

2a zeigt die Abtriebswelle 1 in einer perspektivischen Ansicht. Die Abtriebswelle 1 weist neben dem Wellenstummel 2 mit der außenliegenden Keilwellenverzahnung 3a einen ersten Lagerbereich 6a und einen zweiten Lagerbereich 6b auf, die in entsprechenden Lagern in einen die Abtriebswelle 1 aufnehmenden Gehäuse und einen damit zusammenwirkenden Gehäuseflansch angeordnet sind. Zwischen den beiden Lagerbereichen 6a, 6b ist ein Doppelnocken 7 angeordnet. Auf dem Doppelnocken 7 läuft eine Laufrolle eines Rollenstößels zur Betätigung eines Pumpenplungers der entsprechenden Hochdruckpumpe ab. Selbstverständlich ist es auch möglich zwei Pumpenelemente mit entsprechenden Rollenstößeln vorzusehen, die von dem Doppelnocken 7 betätigt werden. 2a shows the output shaft 1 in a perspective view. The output shaft 1 points next to the stub shaft 2 with the external spline 3a a first storage area 6a and a second storage area 6b on, in the corresponding bearings in a the output shaft 1 accommodating housing and a cooperating housing flange are arranged. Between the two storage areas 6a . 6b is a double cam 7 arranged. On the double cam 7 runs a roller of a roller tappet for actuating a pump plunger of the corresponding high-pressure pump. Of course, it is also possible to provide two pump elements with corresponding roller tappets that of the double cam 7 be operated.

Wie insbesondere der Ausschnittsvergrößerung gemäß 2b zu entnehmen ist, sind zwei Keile 8a, 8b der Keilwellenverzahnung 3a des Wellenstummels 2 zusammengefasst. Dabei ist mittig in die beiden zusammengefassten Keile 8a, 8b eine Kerbe 9 eingearbeitet, die aber keine Tragfunktion bzw. drehmomentübertragende Funktion aufweist.As in particular the detail enlargement according to 2 B it can be seen are two wedges 8a . 8b the spline 3a of the stub shaft 2 summarized. It is centered in the two combined wedges 8a . 8b a notch 9 incorporated, but has no support function or torque-transmitting function.

Die innenliegende Keilwellenverzahnung 3b der Nabe 4 weist entsprechend der zusammengefassten Keile 8a, 8b eine Ausbildung mit zwei nebeneinanderliegenden Nuten auf, die mit den Keilen 8a, 8b zusammenwirkt.The internal spline toothing 3b the hub 4 points according to the combined wedges 8a . 8b a training with two adjacent grooves on, with the wedges 8a . 8b interacts.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10023118 A1 [0002]

Claims

Shaft connection comprising a drive shaft and an output shaft ( 1 ), with the interposition of a hub ( 4 ) are torque-transmitting interconnected, wherein the drive shaft and the output shaft ( 1 ) each an external spline ( 3a ) and the hub ( 4 ) an internal spline ( 3b ), characterized in that the splines ( 3a . 3b ) of the drive shaft, the output shaft ( 1 ) and the hub ( 4 ) have means for defined mutual pivot bearing alignment.

Shaft connection according to claim 1, characterized in that the device is processing component of the splines ( 3a . 3b ).

Shaft connection according to claim 2, characterized in that the device is used in the production of splines ( 3a . 3b ) fixed profile of the splines ( 3a . 3b ).

Shaft connection according to claim 3, characterized in that the profile has two folded wedges ( 8a . 8b ) and thus corresponding grooves of the spline ( 3a . 3b ) having.

Shaft connection according to claim 3, characterized in that the profile in each case has a height-reduced wedge and thus corresponding height-expanded groove.

Shaft connection according to one of the preceding claims, characterized in that the spline ( 3a . 3b ) is a toothed shaft toothing with involute flanks.

Shaft connection according to one of the preceding claims, characterized in that the output shaft ( 1 ) is a pump shaft, in particular a high-pressure pump shaft.

Shaft connection according to one of the preceding claims, characterized in that the drive shaft is an internal combustion engine shaft, in particular a crankshaft or a camshaft of an internal combustion engine.

Use of a shaft connection according to one of the preceding claims, characterized in that the shaft connection is used on an internal combustion engine for driving a high pressure pump shaft, in particular in a common rail injection system by an internal combustion engine shaft, in particular a crankshaft or a camshaft.