DE1750423A1

DE1750423A1 - Vorrichtung zur axialen Festlegung einer Welle in einer Nabenbohrung

Info

Publication number: DE1750423A1
Application number: DE19681750423
Authority: DE
Inventors: Edwards Douglas Austen
Original assignee: Birfield Engineering Ltd
Current assignee: GKN Service UK Ltd
Priority date: 1967-05-01
Filing date: 1968-04-30
Publication date: 1971-01-28
Also published as: GB1203245A; FR1568460A

Description

50. April 1968 A 19 814 Ka/Ka

Birfieid Engineering Limited 20, Hill Street, London, W. 1., England

Vorrichtung zur axialen Festlegung einer Welle in einer

Nabenbohrung

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten und Pestlegen von Bauteilen, insbesondere zum Festlegen einer Welle in einer JMabenbohrung o. ä. in axialer Richtung. Die Erfindung eignet sich in besonderer Weise zur Anwendung bei drehbaren Einrichtungen, die genau ausgerichtet sein müssen· Hierzu gehört häufig ein konzentrisches Ausrichten einer Welle und eines mit dieser verbundenen Bauteils, in dem eine Bohrung ausgebildet ist.

Eine Verbindung zwischen einem Wellenteil un einem anderen Bauteil wird, wenn eine genaue Ausrichtung und eine konzen-

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trisehe Lage erforderlich sind, oft dadurch herbeigeführt, daß ein Flansch an dem Bauteil mit einem anderen, an der Welle befestigten Flansch verschraubt wird. Eine mittige Festlegung wird hierbei durch einen vorspringenden Paßring an einem der Flansche erreicht, der mit einer entsprechenden Nut an dem anderen Flansch in Eingriff gelangt. In vielen Fällen führt diese Anordnung zu Herstellungsschwierigkeiten oder zu Problemen beim Zusammenbau, wenn es darum geht, eine unerwünschte Addition von radialen Toleranzen zu vermeiden, die infolge der Einschaltung eines Zwischenbauteils in Form eines entsprechenden Flansches an der Welle eintreten kann.

Der Erfindung liegt daher die Aufgab· zugrunde, eine Vorrichtung zum Festlegen zu schaffen, die es ermöglicht, ohne Inkaufnahme eines zusätzlichen Eostennachteils auf ein solches zwischengeschaltetes Bauteil verzichten zu können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung eine Vorrichtung zur achsialen Festlegung einer Welle in einer Nabenbohrung o. ä. vorgeschlagen, deren Besonderheit darin besteht, daß ein die Welle umfassender federnd elastischer Ring in einer an der Mündung einer Bohrung innerhalb der Habe gelegenen Nut angeordnet und ein Oberwurfring Bit einem Innengewinde auf die Nabe aufgeschraubt ist, der den federnd elastischen Ring innerhalb der Nut derart zusammendrückt, daß die Welle durch eine von dem Ring ausgeübte radiale Druckkraft

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festgehalten ist.

Der federnd elastische Ring kann mit der Welle in einen direkten Eingriff gelangen, es ist jedoch nach einer bevorzugten Ausführungsform vorgesehen, daß der Ring auf einer innen geschlitzten oder segmentartig zusammengesetzten Hülse angebracht und zweckmäßig mit dieser fest verbunden ist, wt bei die radial nach innen gerichtete Druckkraft die Hülse zusammendrückt, die wiederum die Welle festhält.

Die Probleme, die nach der Erfindung überwunden oder erheblich verringert werden sollen, entstehen insbesondere bei der herkömmlichen Befestigung einer Kreuzkopfhalfte, die zu einer Antriebswellenanordnung der Kraftübertragung eines Kraftfahrzeugs gehört. In einer derartigen Anordnung weist eine äußere Kreuzkopfhälfte eines Antriebskraft übertragenden Kreuzgelenks der Antriebswelle einen Flansch auf, der mit einem entsprechenden Gegenflansch ausgerichtet und verschraubt ist, der mit einem Paßring versehen ist, der von einer Wut an der Keilverzahnung einer Antriebswelle aufgenommen ist. Das Kreuzgelenk wird zunächst als Teil der Abtriebswelle vorher zusammengebaut und in dieser Form auf die Antriebswelle aufgesetzt. Sine sehr zweckmäßige Maßnahme, das Einsetzen durchzuführen, besteht bisher darin, den Gegenflansch einzuführen, der vorher auf der Antriebswelle angebracht worden ist. Die unvermeidliche Addition der radialen Toleranzen verursacht

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Schwierigkeiten beim Ausrichten, die erheblich vermindert oder überwunden werden bei Anwendung der vorliegenden Erfindung. Die Plansche sind erfindungsgemäß entbehrlich, und eine mit einer Bohrung versehene Nabe ist an einer Kreuzkopfhälfte vorgesehen, wobei die Kreuzkopfhälfte in direkten Eingriff mit dem mit einer Keilverzahnung versehenen Endschaft der Antriebswelle gebracht wird. Ein andererVorteil besteht darin, daß die Kreuzkopfhälfte auf der Antriebswelle angebracht werden kann, ohne daß eine Aufnahmenut auf der Welle erforderlich ist, die ohnehin in herkömmlichen Anordnungen nicht erreichbar ist, wenn das Kreuzgelenk seine Lage eingenommen hat.

Erfindungsgemäß weist daher eine Einrichtung eine Abtriebswelle mit einem Kreuzgelenk auf, das eine äußere Kreuzkopfhälfte des Gelenks umfaßt in der Ausbildung mit einer mit einem Außengewinde versehenen Nabe, mit einer mittigen und mit einer Keilverzahnung versehenen Bohrung innerhalb der Nabe zum Eingriff einer ebenfalls keilverzahnten Welle. Hierzu gehört ferner eine Nut in der Nabe an der luündung der Bohrung, wobei die Nut einen elastisch federnden Ring aufnimmt, der vorzugsweise niit einer geschlitzten oder segmenti'örmig geteilten Hülse verbunden und nach innen gerichtet zusammengedrückt ist, um infolge der achsialen Zusanunendrückung des federnd elastischen Kinges innerhalb der Nut die keilverzahnte Welle festzuhalten. Der federnd elastische Ring

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wird in achsialer Richtung von einem Aufnahmering mit einem Innengewinde unter Druck verschoben, wenn dieser auf der wabe festgeschraubt wird. Wenn der übliche Gegenflansch entfernt wird, so sind die radialen Toleranzen unvermeidlich mit einem derartigen zwischengeschalteten Bauteil verbunden.

vorzugsweise weist der keilförmig verzahnte Wellenschaft eine ringsum laufende Schulter oder einen im Durchmesser verringerten Absatz auf, der mit der Hülse in Eingriff gelangt und etwas größer ist als diese. Die Tiefe dieser Schulter gegenüber den neilzähnen ist vorzugsweise so, daß der federnd elastische Ring und die Hülse geweitet und über die iieilzähne geschoben werden können, um den Absatz oder die Schulter zu erreichen. Innerhalb der keilverzahnten nohrung der wabe ist ein Anschlag zur Begrenzung der Bewegung beim Einsetzen des verzahnten Wellenschaftes vorgesehen. Als Anschlag kann beispielsweise ein sprengring angeordnet sein. Die an der Mündung gelegene wut der Bohrung und die uberflache des federnd elastischen Ringes, der mit der JNut in Singriff kommt, weisen vorzugsweise eine im wesentlichen konische Form auf.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen einer Befestigung von Kreuzkopfhälften einer Antriebswelle in der Kraftübertragung eines Kraftfahrzeugs mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen :

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— ο — *

Fig. 1 eine Seitenansicht einer Befestigungsanordnung für eine Kreuzkopfhalfte, wobei die untere Hälfte geschnitten ist;

Pig. 2 eine Vorderansicht eines Bauteils der befestigung von Fig. 1;

Fig. 3 eine Ansicht im Schnitt entlang der Linie III - III von Fig. 2;

Fig. 4 eine Seitenansicht einer Befestigung in ähnlicher Weise wie in Fig. 1, jedoch mit einer anderen Art der befestigung;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines Bauteils der befestigung von Fig. 4.

Die Zeichnungen zeigen in beiden üallen der Darstellung der Befestigungen lediglich eine Kreuzkopfhälfte 1 einer Antriebswelle, den benachbarten Endteil der Antriebswelle 2 des Fahrzeugs und die Bauteile, mit denen die Kreuzkopfhälfte auf der Welle befestigt ist. Es sei darauf hingewiesen, daß die Kreuzkopfhalfte 1 einen Teil eines Antriebskraft übertragenden Kreuzgelenkes einer An- und einer Abtriebswelle üblicher Art darstellt. Die ganze Anordnung umfaßt zwei derartige Kreuzkopfhalften, die durch ein zwischengeordnetes

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Bauteil, beispielsweise eine uabelzapfenanordnung verbunden sind, die vier Lagerzapfen umfaßt, die sich jeweils paarweise gegenüberliegen und in dieser Anordnung jeweils Lager in miteinander fluchtenden Lagerbohrungen in den Kreuzkopfhälften bilden. Die Lagerbohrungen der Kreuzkopfhalfte 1 sind mit dem Bezugszeichen $ gekennzeichnet. Die Kreuzkopfhälfte 1 weist eine außen mit einem Gewinde versehene Nabe 4 auf, die mit einer innen keilverzahnten Bohrung 5 ausgestattet ist. Die Antriebswelle 2 weist einen Schaft 6 auf, der der Form der Bohrung 5 angepaßt ist und mit dieser über eine Keilverzahnung in Eingriff steht.

Ein zylindrischer Teil 7 der Antriebswelle 2 grenzt unmittelbar an den keilverzahnten Schaft 6 an und weist einen verringerten Durchmesser auf, wodurch eine Schulter 8 an dem innen gelegenen Ende der Keilverzahnung ausgebildet ist. Ein Sprengring 9 ist in die Bohrung 5 nahe dem Ende derselben eingesetzt und wirkt als Anschlag zur Begrenzung der Bewegung beim Einsetzen des Antriebsschaftes 2 in die Wabe 4. Die Vorrichtung zur achsialen Einstellung und Festlegung der Welle 2 umfaßt einen elastisch federnden Ring 10, der in eine konische Nut 12 an der Mündung der Bohrung 5 eingesetzt ist. Ein mit einem Innengewinde versehener Überwurfring 13 mit einer geradlinig geriffelten Rändelung an der äußeren Oberfläche ist auf die Nabe 4 aufgeschraubt und übt über eine Unterlegscheibe 11 einen Druck aus, um den federnd elastischen

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Ring 10 achsial in die Nut 12 an der Mündung der Bohrung 5 zu drücken. Die achsiale Zusammendrückung des Rings 10 hat eine von dem Ring ausgeübte radiale Druckkraft zur Folge, die die Welle 2 festhält.

Die vorstehend beschriebenen Merkmale sind beiden dargestellten Ausführungsformen der Verbindung eigen. Die unterscheidenden Merkmale werden im folgenden erläutert« Zunächst wird auf die Anordnung nach Fig. 1 bis 3 eingegangen, in denen schematisch in den Fig. 2 und 3 der federnd elastische Ring 10 dargestellt ist, der eine im wesentlichen im Querschnitt konische Form aufweist, obwohl er eine schmale, radial gerichtete Stirnfläche 14 und ein kurzes zylindrisches Mantelstück 15 an der äußeren Seite zeigt. Wenn die Enden des Ringes 10 innen und außen in dieser Weise abgeschnitten sind im Vergleich zu einer genau konischen Form, erleichtert diese Ausbildung das Zusammendrücken des Ringes in· der konischen wut 12, in der der Ring eine konische Form nach Fig. 1 annimmt·

Der Ring 10 umgibt eine metallische Hülse 16, mit der er verbunden ist, um ein Bauteil zu bilden, das in den Fig. 2 und 3 dargestellt ist. Die Hülse 16 weist eine geschlitzte oder segmentartig unterteilte Form auf, wobei in den Fig. 2 und 3 drei längs durchgehende Schlitze 17 gezeigt sind.; : . _f; Innerhalb der fertig eingerichteten Befestigung kommt

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Hülse 16 in Eingriff mit dem 'i'eil 7 der Welle 2, der einen verringerten Durchmesser aufweist, und hält diesen fest infolge der radialen Druckkraft, die von dem federnd elastischen Hing 10 als Ergebnis seiner achsialen Zusaminendrückung durch den Hing 13 ausgeübt wird. Die drei Segmente der Hülse 16 weisen jeweils eine schmale nach außen aufgebogene Lippe 18 am äußeren Rand der Hülse 16 auf.

Beim Zusammenbau der Wellenanordnung wird zunächst das Kreuzgelenk vollständig zusammengebaut. Hierbei wird der Bauteil, der den federnd elastischen Ring 10 und die Hülse 16 umfaßt, in die Nut 12 innerhalb der Nabe 4 eingesetzt und der mit einem Gewinde ausgestattete Ring 13 auf das Gewinde der Nabe aufgeschraubt. Die metallische Hülse 16 weitet sich über dem keilverzahnten Schaft 6 der Welle 2 und zieht sich an ihrer Stelle hinter der Keilverzahnung auf dem Schaftteil 7 mit verringertem Durchmesser zusammen, wenn die Welle in die Nabe eingesetzt wird. Das Festschrauben des Ringes 13 bildet den Abschluß des Zusammenbaus und legt die Antriebswelle 2 in der zugeordneten Lage gegenüber der Bohrung 5 fest. Dadurch ist die Welle 2 in achsialer Richtung an der ihr achsial zugeordneten Stelle sicher befestigt.

Auch wenn die Anwendung einer geschlitzten oder segmentar-

entspricht/ tig aufgeteilten Hülse, die derjenigen, die mit 16 bezeichnet

ist, innerhalb des Ringes 10 bevorzugt wird, fehlt eine

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solche Jriülse in der Anordnung der Fig. 4 und 5 aus zwei Gründen. Der erste Grund besteht darin, daß in dieser Anordnung die Keilzähne tief sind und der Durchmesser des dünneren Haieabschnittes 7 der Welle 2 gerade unterhalb des Kerndurchmessers der Keilverzahnung liegt, so daß es schwierig sein würde, das Verbundbauteil nach den Fig. 2 und 3 über das keilverzahnte Wellenstück 6 zu ziehen. Zweitens ist infolge der tief ausgebildeten Schulter 8 an dem inneren Ende des keilverzahnten Wellenstücks 6 die zusätzliche Sicherheit, die durch eine metallische milse 16 in Fig· 1 geschaffen ist, nicht in dem gleichen Maße erforderlich. Obwohl es möglich sein würde, die flachen Keilzähne nach der letzten Fig. durch den King 10 zu ziehen, wenn die Hülse 16 nicht vorgesehen ist, ist diese Maßnahme unzweckmäßig bei der tiefen Schulter 8, die bei der Verzahnung nach Fig. 4 vorgesehen ist, mindestens bei einer achsialen Kraft, die üblicherweise in der Praxis angewendet wird.

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Claims

30. April 1968 A 19 814 Patentansprüche

1.) Vorrichtung zur achsialen Festlegung einer Welle in einer .Nabenbohrung, dadurch gekennzeichnet, daß ein die Welle (,2) umfassender federnd elastischer .tiing (10) in einer an der Mündung einer Bohrung ^5) innerhalb der Nabe (Λ) gelegenen fJut (.12) angeordnet und ein Überwurf ring ^13) mit einem Innengewinde auf die wabe (4) aufgeschraubt ist, der den federnd elastischen Ring (1u) innerhalb der JNut ^.12) derart zusammendrückt, daß die Vi/eile ^ 2) durch eine von dem King (10) ausgeübte radiale Druckkraft festgehalten ist.

2.; Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der federnd elastische ±d.ng (10) eine innen liegende geschlitzte oder se^mentartig ausgebildete Hülse (16) derart umfaßt, daß die ausgeübte radiale Druckkraft die Hülse (16J zusammendrückt, die wiederum

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die Welle C2; festhält.

3.; Vorrichtung nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der federnd elastische Ring (10) mit der Innenhülse (16) verbunden ist.

4.) Vorrichtung nach Anspruch 1-2, dadurch gekennzeichnet, daß der federnd elastische Ring (10) mit der V/elle (2) direkt in Eingriff gelangtund diese festhält.

5.) Vorrichtung nach Anspruch 1-4·, dadurch gekennzeichnet, daß die an der Mündung der .bohrung (5) gelegene Nut (12) und die Oberflächen des federnd elastischen Ringes (10), die mit der Nut (12) in Eingriff kommen, eine im wesentlichen konische i'orm aufweisen.

6.) Vorrichtung nach Anspruch 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlag (9) innerhalb der Bohrung (5) die Bewegung beim Einsetzen der Welle (2) in die .wabe (4) begrenzt.

7·) Vorrichtung nach Anspruch 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (2) durch eine Keilverzahnung (6) mit der Nabe (,4) in Eingriff steht und der federnd elastische Ring ^10) an einem zylindrischen ieil (,7) der Welle

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nahe der Kei!verzahnung (6) angreift·

8.) Vorrichtung nach Anspruch 1-7» dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Teil (7) einen geringeren Durchmesser aufweist und der federnd elastische Hing (1O¹) in radialer Richtung erweitert wird, um während des Zusammenbaus über die Kei!verzahnung (6) gestreift werden zu können.

9.) Einrichtung mit einer Vorrichtung nach Anspruch 1-8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Welle der Kraftübertragung mit einem Kreuzgelenk vorgesehen ist, wobei eine Kreuzkopfhalfte des Gelenks mit einer Nabe (4) mit einem Außengewinde ausgebildet ist, die eine mittige keilverzahnte Bohrung (5) für den Eingriff mit einer keilverzahnten Welle (2) aufweist, ein federnd elastischer ßing (10) in einer Nut (12) in der Nabe (4) nahe der Mündung der Bohrung (5) angeordnet und nach innen gerichtet zusammengedrückt ist, um die keilverzahnte Welle (2) festzuhalten, wenn der federnd elastische Ring in achsialer Richtung zusammengedrückt wird als Folge des Aufschraubens eines mit einem Innengewinde versehenen Ringes (13) auf die Nabe (4).

10.) Einrichtung nach Anspruch 9i dadurch gekennzeichnet, daß die keilverzahnte Welle (2) eine ringsum laufende

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Schulter (8) oder einen Teil mit verringertem Durchmesser aufweist nahe dem keilverzahnten Ende der Welle (2), an welcher Schulter (8) der federnd elastische Ring (10) angreift.

11.) Einrichtung nach Anspruch 9 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß der federnd elastische Ring (10) eine geschlitzte oder segmentartig geteilte Hülse (16) aufweist und mit dieser fest verbunden ist, wobei die Hülse (16) mit der keilverzahnten Welle (2) in Eingriff gelangt.

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