DE102014109473A1

DE102014109473A1 - Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges

Info

Publication number: DE102014109473A1
Application number: DE102014109473.5A
Authority: DE
Inventors: Thomas Herrmann; Emanuel Donno
Original assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Current assignee: Dr Ing HCF Porsche AG
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-01-07
Anticipated expiration: 2034-07-08
Also published as: DE102014109473B4

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Wellenzapfen (4) und einem Hohlwellenanschlussstück (6), die zur Drehmomentübertragung drehfest über Wellen-Nabe-Mittel (8) miteinander verbunden sind, wobei der Wellenzapfen (4) und das Hohlwellenanschlussstück (6) Nutorgane (10, 12) aufweisen, die zwecks Axialsicherung in Wirkverbindung mit einem Sicherungsringelement (20) treten und wobei das Nutorgan (10) des Wellenzapfens als Außennut ausgeführt ist, wobei Dichtmittel (34, 36, 38) zur Abdichtung der Wellen-Nabe-Mittel (8) vorgesehen sind und wobei eine Abschlusssicherungsanordnung (28) zur lösbaren Endsicherung vorgesehen ist, wobei das Nutorgan (12) des Hohlwellenanschlussstückes (6) als Außennut mit mindestens einem Sektorausschnitt (14, 16, 18) ausgeführt ist, wobei das Sicherungselement (20) einen dem jeweiligen Sektorausschnitt (14, 16, 18) angepasste Radialvergrößerung (22, 24, 26) aufweist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Wellenzapfen und einem Hohlwellenanschlussstück, die zur Drehmomentübertragung drehfest über Wellen-Nabe-Mittel miteinander verbunden sind, wobei der Wellenzapfen und das Hohlwellenanschlussstück Nutorgane aufweisen, die zwecks Axialsicherung in Wirkverbindung mit einem Sicherungsringelement treten und wobei das Nutorgan des Wellenzapfens als Außennut ausgeführt ist, wobei Dichtmittel zur Abdichtung der Wellen-Nabe-Mittel vorgesehen sind und wobei eine Abschlusssicherungsanordnung zur lösbaren Endsicherung vorgesehen ist.
Derartige Verbindungsanordnungen zur Drehmomentübertragung sind aus dem Stand der Technik hinlänglich bekannt. Diese Verbindungsanordnungen werden immer dort eingesetzt, wo ein Drehmoment zwischen zwei sogenannten Gelenkwellen übertragen werden soll. Durch die gelenkige Verbindung ist insbesondere ein Wellenversatz ohne Wirkungsgradeinbußen möglich. Insbesondere die DE 10 2008 009 361 B4 offenbart eine derartige Verbindungsanordnung. Hierbei weist diese Verbindungsanordnung einen Wellenzapfen und ein Hohlwellenanschlussstück auf, die über eine Verzahnung drehfest miteinander gekoppelt sind. Zur Axialsicherung ist ein Sicherungsringelement vorgesehen, das in eine Außennut des Wellenzapfens und in eine Innennut des Hohlwellenanschlussstückes eingreift, wobei die Innennutausnehmungen Ausnehmungen für Vorsprünge des Sicherungsringelementes besitzt. Komplettiert wird diese Verbindungsanordnung durch eine Abschlusssicherungsanordnung, die hier im Wesentlichen aus einer Manschette besteht, die den Außenumfang des Hohlwellenanschlussstückes übergreift und durch ein Schlauchbinderelement fixiert ist. Des Weiteren sind hierbei Dichtmittel vorgesehen, die die Verzahnung gegenüber der Umwelt abdichten. Zur Montage der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung muss jedoch das Sicherungsringelement in einem der beiden Nutorgane vormontiert werden, um nachfolgend durch ein Ineinanderschieben des Wellenzapfens in das Hohlwellenanschlussstück in das jeweilige andere Nutorgan verrastet zu werden. Insbesondere dieser Einrastvorgang ist in einer Fertigung äußerst fehlerbehaftet, da das Ineinanderschieben durch das Sicherungselement behindert werden kann und so beispielsweise Verkantungen auftreten können, wodurch das Sicherungsringelement nicht ordnungsgemäß im anderen Nutorgan einrasten kann.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, auf einfache und kostengünstige Weise den oben genannten Nachteil zu vermeiden.
Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, dass das Nutorgan des Hohlwellenanschlussstückes als Außennut mit mindestens einem Sektorausschnitt ausgeführt ist, wobei das Sicherungselement eine dem jeweiligen Sektorausschnitt angepasste Radialvergrößerung aufweist. Hierdurch ist es möglich, die Wellen-Nabe-Verbindung zwischen Wellenzapfen und Hohlellenanschlussstück auf einfache, sichere und kontrollierte Weise herzustellen, um nachfolgend eine Axialsicherung durch ein Sicherungsringelement vorzunehmen.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform weist die Außennut drei Sektorausschnitte auf, wobei zwecks einfacher Montage der mittlere Sektorausschnitt eine geringere Breite und damit das Sicherungsringelement eine geringere Radialvergrößerung als die betreffenden äußeren Sektorausschnitte bzw. äußeren Teile des Sicherungsringelementes aufweist.
Die Wellen-Nabe-Mittel sind vorteilhafter Weise als Steckverzahnung ausgeführt. In besonders einfacher Weise ist die Endmontage vorzunehmen, wenn die Abschlusssicherungsanordnung zumindest kraftschlüssig mit dem Hohlwellenanschlussstück verbunden ist. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die Abschlusssicherungsanordnung ein Stützringorgan sowie ein auf die Umfangsfläche des Stützringorganes angreifendes Schlauchbinderelement (38) aufweist, die eine kraftschlüssige Verbindung vorsehen. Hierbei können die Dichtmittel für die Wellen-Nabe-Mittel als isolierte Dichtorgane und hierbei insbesondere Flachringdichtung und/oder als O-Ring und/oder als Faltenbalg ausgeführt sein. Der Faltenbalg kann hierbei in vorteilhafter Weise auf dem Hohlwellenanschlussstück vormontiert sein.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform sind die Dichtmittel jedoch in der Abschlusssicherungsanordnung integriert vorgesehen. Hierbei kann das Stützringorgan zum Wellenzapfen und zum Hohlwellenanschlussstück gerichtete Abdichtflächen aufweisen.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert, hierbei zeigt:
1 eine perspektivische Explosionsansicht einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung,
2 eine Schnittansicht der Verbindungsanordnung aus 1 während eines ersten Montageschrittes,
3 eine Schnittansicht der Verbindungsanordnung aus 1 während eines zweiten Montageschrittes,
4 eine Schnittansicht der Verbindungsanordnung aus 1 in einem dritten Montageschritt,
5 eine Schnittansicht der Verbindungsanordnung gemäß dem Schnitt A-A aus 4.
1 zeigt in einer perspektivischen Explosionsansicht eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 2 zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines nicht weiter dargestellten Kraftfahrzeuges. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Verbindungsanordnung 2 einen Wellenzapfen 4 einer nicht weiter dargestellten Getriebewelle und ein Hohlwellenanschlussstück 6 einer nicht weiter dargestellten Kardanwelle auf, die durch als Steckverzahnung 8 (siehe hierzu 5) ausgeführte Wellen-Nabe-Mittel drehfest miteinander verbindbar sind. Der Wellenzapfen 4 weist ein als Aussennnut 10 ausgeführtes Nutorgan auf, wobei auch das Hohlwellenanschlussstück 6 ein als Außennut 12 ausgeführtes Nutorgan besitzt, das jedoch drei Sektorausschnitte 14, 16, 18 (siehe hierzu insbesondere 5) aufweist. Über diese Sektorausschnitte 14, 16, 18 kann ein Sicherungsringelement 20, das in die Außennut 12 des Hohlwellenanschlussstückes 6 eingefügt wird, mit der Außennut 10 des Wellenzapfens 4 auf einfache Weise in Wirkverbindung treten. Hierzu besitzt das Sicherungsringelement 20 drei, den jeweiligen Sektorausschnitten 14, 16, 18 angepasste Radialvergrößerungen 22, 24, 26, die jeweils in die Außennut 10 des Wellenzapfens 4 eingreifen. Es sei angemerkt, dass mit dem Begriff Radialvergrößerungen eine Erweiterung des Sicherungselementes 20 ausgehend vom Außenradius des ausschließlich in die Außennut 10 eingreifenden Teils des Sicherungsringelementes 20 gemeint ist. Dadurch, dass die Radialvergrößerungen 22, 24, 26 den jeweiligen Sektorausschnitten 14, 16, 18 angepasst sind, wird ein Formschluss des Sicherungsringelementes im Hohlwellenanschlussstück 6 geschaffen, der auf einfache Weise das Sicherungselement 20 in der gewünschten Position festlegt.
Als lösbare Endsicherung, die gewährleisten soll, dass das Sicherungsringelement 20 nicht in radialer Richtung aus den Außennuten 10, 12 herausspringt, ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine Abschlusssicherungsanordnung 28, die ein Stützringorgan 30 sowie ein auf die Umfangsfläche des Stützringorganes angreifendes Schlauchbinderelement 32 aufweist und derart eine kraftschlüssige Verbindung herstellt. Es ist jedoch auch denkbar, dass anstatt des Stützringorgans 30 und des Schlauchbinderelementes 32 eine Abschlussmutter oder ein Abschlussclip vorgesehen sind, die jeweils zumindest eine kraftschlüssige Verbindung mit dem Hohlwellenanschlussstück 6 vorsieht. Des Weiteren sind Dichtmittel 34, 36 vorgesehen, die einen Schmierfettraum der Wellen-Nabe-Verbindung 8 schützen sollen. Hierbei sind die Dichtmittel als im Stützringorgan 30 integrierte, zum Wellenzapfen 4 und zum Hohlwellenanschlussstück 6 gerichtete Abdichtflächen 34, 36 ausgebildet.
Die 2 bis 4 zeigen nun jeweils in einer Schnittansicht die Verbindungsanordnung 2 aus 1 während verschiedener Montageschritte. Hierbei zeigt 2 die Verbindungsanordnung 2 in einem ersten Montageschritt. Hierbei ist das Sicherungsringelement 20 nicht auf dem Hohlwellenanschlussstück 6 vormontiert, was jedoch denkbar wäre. Vielmehr wird hier erst im weiteren Montageschritt (siehe 3) das Sicherungsringelement 20 montiert. Das Stützringorgan 30 der Abschlusssicherungsanordnung 28 ist hier lose mit dem Hohlwellenanschlussstück 6 verbunden. Es sollte deutlich sein, dass insbesondere hinsichtlich der Vormontage eines eventuellen Transportes der Bauteile eine derartige Verbindungsanordnung 2 große Vorteile aufweist, da die wesentlichen Teile schon miteinander verbunden sein können. Der Wellenzapfen 4 und das Hohlwellenanschlussstück 6 werden nun ineinander geschoben, wobei die Steckverzahnung 8 hergestellt wird, Hierzu ist in der vorliegenden Ansicht eine Innenverzahnung 38 des Hohlwellenanschlussstückes 6 zu erkennen.
3 zeigt in einer Schnittansicht den in das Hohlwellenanschlussstück 6 eingesteckten Wellenzapfen 4. Die als Verzahnung 8 ausgebildete Wellen-Nabe-Verbindung ist hier schon zustande gekommen. In einem zweiten Montageschritt greift das Sicherungsringelement 20 in die Außennut 10 des Wellenzapfens 4 ein, wodurch die Wellen-Nabe-Verbindung axial gesichert ist.
4 zeigt nun den letzten, dritten Montageschritt, bei dem das Stützringorgan 30 auf das Hohlwellenanschlussstück 6 geschoben wird, an dem das Sicherungsringelement 20 vormontiert ist. Die Abdichtflächen 34, 36 gelangen zur Anlage, wodurch eine vollständige Abdichtung der Wellen-Nabe-Verbindung 8 gewährleistet ist. Das Stützringorgan 30 weist im Bereich der Abdichtfläche 34 ein Federelement 40 auf, das die Abdichtwirkung verstärkt. Auch ist das Schlauchbinderelement 32 montiert das den Kraftschluss zwischen Hohlwellenanschlussstück 6 und Stützringorgan 30 herstellt.
Zusätzlich greift die Abdichtfläche noch in eine Abdichtnut 42, wodurch das Stützringorgan 30 auch noch formschlüssig mit dem Hohlwellenanschlussstück 6 verbunden wird.
Es sollte deutlich sein, dass in umgekehrter Reihenfolge die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung 2 auch wieder zu lösen ist.
5 zeigt eine Schnittansicht der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung 2 entlang dem Schnitt A-A aus 4. Deutlich zu erkennen ist hier der formschlüssige Eingriff der Radialvergrößerungen 22, 24, 26 in die Sektorausschnitte 14, 16, 18. Dadurch, dass die mittlere Radialvergrößerung 24 eine wesentlich geringere Gesamtdicke als die beiden äußeren Radialvergrößerungen 22, 26 aufweist, ist ein einfaches Aufweiten des Sicherungsringelementes 20 zwecks Montage gewährleistet.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

DE 102008009361 B4 [0002]

Claims

Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung für den Einsatz im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit einem Wellenzapfen (4) und einem Hohlwellenanschlussstück (6), die zur Drehmomentübertragung drehfest über Wellen-Nabe-Mittel (8) miteinander verbunden sind, wobei der Wellenzapfen (4) und das Hohlwellenanschlussstück (6) Nutorgane (10, 12) aufweisen, die zwecks Axialsicherung in Wirkverbindung mit einem Sicherungsringelement (20) treten und wobei das Nutorgan (10) des Wellenzapfens als Außennut ausgeführt ist, wobei Dichtmittel (34, 36, 38) zur Abdichtung der Wellen-Nabe-Mittel (8) vorgesehen sind und wobei eine Abschlusssicherungsanordnung (28) zur lösbaren Endsicherung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Nutorgan (12) des Hohlwellenanschlussstückes (6) als Außennut mit mindestens einem Sektorausschnitt (14, 16, 18) ausgeführt ist, wobei das Sicherungselement (20) einen dem jeweiligen Sektorausschnitt (14, 16, 18) angepasste Radialvergrößerung (22, 24, 26) aufweist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Außennut drei Sektorausschnitte (14, 16, 18) aufweist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellen-Nabe-Mittel (8) als Steckverzahnung ausgeführt sind.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusssicherungsanordnung (28) zumindest kraftschlüssig mit dem Hohlwellenanschlussstück (6) verbunden ist.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Abschlusssicherungsanordnung (28) ein Stützringorgan (30) sowie ein auf die Umfangsfläche des Stützringorganes angreifendes Schlauchbinderelement (32) aufweist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmittel für die Wellen-Nabe-Mittel (8) als isolierte Dichtorgane ausgeführt sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die isolierten Dichtorgane als Flachringdichtung und/oder als O-Ring und/oder als Faltenbalg ausgeführt sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Faltenbalg auf dem Hohlwellenanschlussstück vormontiert ist.
Verbindungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtmittel (34, 36) integriert in der Abschlusssicherungsanordnung (28) vorgesehen sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 9 in Verbindung mit Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Stützringorgan (30) zum Wellenzapfen (4) und zum Hohlwellenanschlussstück (6) gerichtete Abdichtflächen (34, 36) aufweist.