DE19629425A1

DE19629425A1 - Angetriebene Lenkachse

Info

Publication number: DE19629425A1
Application number: DE19629425A
Authority: DE
Inventors: Gerhard Krieg
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1996-07-22
Filing date: 1996-07-22
Publication date: 1998-01-29
Also published as: IT1292477B1; ITMI971590A1; ITMI971590A0

Description

Die Erfindung betrifft eine angetriebene Lenkachse mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.

Grundsätzlich besitzen Gelenke zwischen Wellen die Aufgabe Drehmomente zu übertragen und unvermeidliche radia le, axiale und winklige Wellenverlagerungen auszugleichen. Gelenke bilden stets hoch belastete Stellen im Antriebs strang, wodurch auf die Lebensdauer von Gelenken besonders geachtet werden muß. Zudem sollten sie möglichst einen kleinen Bauraum einnehmen.

Speziell bei Fahrzeugen mit angetriebener Lenkachse entsteht diese Aufgabe bei der Drehmomentübertragung von einem Differential bis zu einer Radnabe.

Die angetriebene Lenkachse besteht aus einem Achskör per, an dem ein Gelenkgehäuse schwenkbar angeordnet ist, auf dem eine Radnabe mit einem Rad gelagert ist. Die ange triebene Lenkachse hat einen Antriebsstrang, der aus einer ersten im Achskörper gelagerten Welle und einer zweiten gegebenenfalls im Gelenkgehäuse gelagerten Welle besteht. Die Wellen sind über ein Universalgelenk, z. B. ein Dop pelkreuzgelenk oder ein homokinetisches Gelenk, drehfest verbunden. Die zweite Welle treibt direkt oder indirekt, beispielsweise über ein Planetenradgetriebe, die Radnabe an.

Das Gelenk besteht in der Regel aus einer oder zwei Gelenkgabeln mit einem Gelenkschaft. Die Welle ist an dem Gelenkschaft drehfest angeordnet und axial fixiert. Der Gelenkschaft ist antriebsseitig im Achskörper oder ab triebsseitig im Gelenkgehäuse drehbar gelagert. Das Drehmo ment wird von der Antriebswelle auf das Gelenk mit einer Zahnwellenverbindung, einer Polygonprofil-Verbindung oder einer Paßfederverbindung übertragen. Axial wird es mit ei nem federnden, offenen Sicherungsring fixiert, der in zwei übereinander liegenden Umfangsnuten, eine in der Welle und eine im Gelenkschaft, eingebracht ist. Um den Sicherungs ring und damit das Gelenk auf der Welle montieren und de montieren zu können, befinden sich an der offenen Stelle des Rings radial nach außen weisende Umlenkungen. Im Ge lenkschaft ist eine radiale Aussparung, durch die der Si cherungsring zur Montage und Demontage an den Umlenkungen erfaßt und richtig positioniert werden kann, d. h. zusam men- bzw. auseinander gedrückt wird, so daß dieser aus oder in die entsprechenden Nuten rutscht.

Durch eine radiale Aussparung entsteht jedoch eine unterbrochen Außenfläche des Gelenkschafts, was sich nega tiv auf die Lebensdauer der Lagerung oder auf den Einbau raum und auf den Montageschutz auswirkt.

Der Gelenkschaft wird im Achskörper oder im Gelenkge häuse vorzugsweise mit einer Gleitlagerbuchse gelagert. Hierdurch wird eine kostengünstige Lagerung erreicht, die gleichzeitig eine Abdichtung des Gelenks nach außen unter stützt. Wird die gesamte Baulänge des Gelenkschafts ge nutzt, so entsteht durch die radiale Aussparung ein soge nannter Kantenträger, d. h. die Gleitlagerbuchse liegt mit ihrer Innenfläche nicht vollständig auf dem Gelenkschaft auf. Dies führt zu Einlaufspuren in der Gleitlagerbuchse oder auf dem Gelenkschaft und damit zu einem vorzeitigen Ausfall. Wird der Gelenkschaft verlängert, so daß die Gleitlagerbuchse vollständig aufliegt, so führt dies zu eine Bauraumvergrößerung, die nicht gewünscht und häufig nicht möglich ist.

Die unterbrochene Außenfläche und damit die sich bil denden Kanten bewirken zudem eine große Gefahr, bei der Montage, d. h. beim Aufschieben der erforderlichen Dichtun gen, beispielsweise von Radialwellendichtringen, auf den Gelenkschaft, die Dichtlippen zu beschädigen.

Der Ausfall der Dichtung führt zu großen Folgeschäden, indem das gesamte Fahrzeug bei der Zerstörung des Lagers ausfällt.

Vor diesem Hintergrund besteht die Aufgabe der Erfin dung darin, eine angetriebene Lenkachse zu entwickeln, die ein Gelenk aufweist, bei dem bei kleinem Bauraum eine er höhte Lebensdauer und eine Montage mit geringerem Risiko erreicht wird.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst, während vorteilhafte Ausgestaltun gen und Weiterbildungen der Erfindung den Unteransprüchen entnommen werden können.

Mit einer axialen Aussparung an der Stirnseite des Gelenkschafts, die bis zu einer Nut reicht, in der ein Si cherungsring positioniert ist, wird ein geschlossener Au ßenumfang erreicht. Die nutzbare Länge des Gelenkschafts vergrößert sich bei gleichem Bauraum, ca. um 5 mm. Eine Gleitlagerbuchse kann damit auch im äußeren Bereich zur Stirnseite des Gelenkschafts hin positioniert werden, ohne daß ein Kantenträger entsteht. Die Gleitlagerbuchse trägt auf ihrer gesamten Innenfläche. Es entstehen keine Einlauf spuren und kein dadurch bedingter vorzeitiger Ausfall. Die gesamte Länge des Gelenkschafts kann zur Lagerung genutzt werden.

Ferner wird durch einen in sich geschlossenen Außenum fang des Gelenkschafts vermieden, daß Dichtungen beim auf stecken des Gelenks auf die Welle zerstört werden, indem beispielsweise Abstreiferdichtlippe oder Dichtlippe an den Kanten beschädigt werden.

Indem die nutzbare Fläche des Gelenkschafts zur Stirn seite hin ansteigt, können Gleitlagerbuchse und Dichtungen weiter zur Stirnseite des Gelenkschafts verschoben werden. Hierdurch entsteht zwischen Gelenkgabel des Gelenks und dem Achskörper oder dem Gelenkgehäuse ein größerer Freiraum. Damit sind andere Dichtungsvarianten möglich. Die Dichtun gen stoßen bei vollem Lenkeinschlag nicht an die Gelenkga bel. Am günstigsten ist, wenn die Gleitlagerbuchse und die Dichtungen am äußersten Rand zur Stirnseite des Gelenk schafts positionierte werden, so daß die Gleitlagerbuchse gerade noch mit ihrer gesamten Innenfläche auf dem Gelenk schaft aufliegt. So entsteht der größte Bauraum zwischen Dichtung und Gelenkgabel.

Mit einem Sicherungsring, der im Vergleich zu herkömm lichen Sicherungsringen kürzere radial nach außen weisende Umlenkungen hat, kann die axiale Aussparung kleiner ausge führt werden. Der Gelenkschaft bleibt in sich stabiler. Ferner ist möglich, daß die Umlenkungen parallel zur Wel lenachse nach außen gerichtet sind. Dadurch kann die Aus sparung noch kleiner gestaltet werden.

Durch die axiale Aussparung verändert sich der äußere und der innere Durchmesser des Gelenkschafts im Vergleich zu einem Gelenkschaft mit einer radialen Aussparung nicht. Sämtliche Bauteile, bis auf den Sicherungsring, der gekürz te radial nach außen weisende Umlenkungen hat, können ver wendet werden. Im Ersatzteildienst und auch in der Ferti gung und Montage sind keine Sonderteile zu disponieren.

Die axiale Aussparung kann gefräst werden. Dieser Ar beitsgang wird jedoch gespart, wenn gleich im Schmiedeteil die Aussparung eingebracht ist.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er findung dargestellt.

In der Beschreibung und in den Ansprüchen sind zahl reiche Merkmale im Zusammenhang dargestellt und beschrie ben. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen Kombinationen zusam menfassen.

Es zeigt:

Fig. 1 einen Ausschnitt eines Schnitts durch eine Gelenkgabel, einen Gelenkschaft, dessen Ab dichtung und Lagerung und durch einen Achs körper oder ein Gelenkgehäuse;

Fig. 2 eine Ansicht des Gelenkschafts von der Stirnseite;

Fig. 3 einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Gelenkschafts;

Fig. 4 eine Ansicht einer weiteren Variante des Gelenkschafts von der Stirnseite und

Fig. 5 einen Ausschnitt einer Seitenansicht der Variante des Gelenkschafts.

Fig. 1 zeigt eine Welle 3, 4, die entweder von einem Differential kommt oder die eine Radnabe direkt oder indi rekt antreibt. Auf der Welle 3, 4 ist ein Gelenk 5 mit ei ner Gelenkgabel 6 und einem Gelenkschaft 7 aufgesteckt. Das Gelenk 5 wird über eine Verzahnung 21 angetrieben und über einen federnden Sicherungsring 8 axial fixiert, der sich in zwei übereinander liegenden Nuten 17, 18 befindet, wobei eine in der Welle 3, 4 und eine im Gelenkschaft 7 ist. Der Gelenkschaft 7 ist in einem Achskörper 1 oder in einem Ge lenkgehäuse 2 drehbar durch eine Gleitlagerbuchse 12 gela gert. Das Gelenk 5 wird mit einer Dichtung 19, beispiels weise einer Radialwellendichtung, zwischen Gelenkschaft 7 und dem Achskörper 1 bzw. dem Gelenkgehäuse 2 in Richtung Gelenkgabel 6 abgedichtet. Die Gleitlagerbuchse 12 befindet sich am äußeren Ende des Gelenkschafts 7 zur Stirnseite 9 hin, so daß sie noch mit der gesamten Innenfläche auf dem Gelenkschaft 7 aufliegt. Die Dichtung 19 befindet sich in Richtung der Gelenkgabel 6 unmittelbar nach der Gleitlager buchse 12. Hierdurch bildet sich ein großer Freiraum 16 zwischen Achskörper 1 bzw. Gelenkgehäuse 2 und Gelenkga bel 6.

Fig. 2 zeigt eine Ansicht des Gelenkschafts 7 von der Stirnseite 9 aus mit demontierter Welle 3, 4. Der Gelenk schaft 7 hat eine axiale Aussparung 10. Der Sicherungs ring 8 befindet sich mit einem Teil in der Nut 18 und mit einem Teil in der Nut 17, die in Fig. 2 nicht dargestellt ist. Er ist zu einer Seite hin offen, an der er radial nach außen weisende Umlenkungen 13 hat. Diese sind kürzer als die Wandstärke des Gelenkschafts 7 und ragen in die axiale Aussparung 10. Der Sicherungsring 8 kann durch die Ausspa rung 10 mit einem entsprechenden Werkzeug erreicht und aus einander oder zusammengedrückt werden, um das Gelenk 5 auf der Welle 3, 4 zu montieren oder demontieren.

Fig. 3 zeigt einen Ausschnitt einer Seitenansicht des Gelenkschafts 7. Er hat einen in sich geschlossenen Außen umfang 11 mit einem Außendurchmesser 14 und einem Innen durchmesser 15. An der Stirnseite 9 befindet sich eine Pha se 20, die zur leichteren Montage des Gelenks 5 dient.

In Fig. 4 ist ein Gelenk 5 dargestellt, bei dem die Aussparung 10 durch eine Aussparung im Schmiedeteil erzeugt wurde. Die Aussparung 10 hat eine rundere Form, als wenn sie ausgefräst worden wäre.

Fig. 5 zeigt wiederum einen Ausschnitt einer Seitenan sicht des Gelenkschafts 7, der sich im Vergleich zu Fig. 3 nicht verändert hat.

Bezugszeichenliste

1 Achskörper
2 Gelenkgehäuse
3 Welle
4 Welle
5 Gelenk
6 Gelenkgabel
7 Gelenkschaft
8 Sicherungsring
9 Stirnseite
10 axiale Aussparung
11 Außenumfang
12 Gleitlagerbuchse
13 Umlenkungen
14 Durchmesser
15 Durchmesser
16 Freiraum
17 Nut
18 Nut
19 Dichtung
20 Phase
21 Verzahnung

Claims

1. Angetriebene Lenkachse mit einem Achskörper (1), an dem ein Gelenkgehäuse (2) schwenkbar angeordnet ist, die einen Antriebsstrang hat, der aus einer ersten im Achskör per (1) gelagerten Welle (3) und einer zweiten gegebenen falls im Gelenkgehäuse (2) gelagerten Welle (4) besteht, die über ein Gelenk (5) drehfest miteinander verbunden sind, wobei mit der zweiten Welle (4) direkt oder indirekt eine Radnabe angetrieben wird, und das Gelenk (5) minde stens eine Gelenkgabel (6) und mindestens einen Gelenk schaft (7) hat, in den die erste oder die zweite Welle (3, 4) eingesteckt ist und durch einen Sicherungsring (8) axial in zwei Richtungen fixiert ist und der Gelenkschaft (7) im Achskörper (1) oder im Gelenkgehäuse (2) drehbar gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Ge lenkschaft (7) von der Stirnseite (9) bis zum Bereich des Sicherungsrings (8) an der Innenseite eine axiale Ausspa rung (10) hat und einen in sich geschlossenen Außenumfang (11) besitzt.

2. Angetriebene Lenkachse nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkschaft (7) durch eine Gleitlagerbuchse (12) im Achskörper (1) oder im Gelenkgehäuse (2) drehbar gelagert ist, die mit ihrer ge samten Innenfläche mit dem Gelenkschaft (7) in Verbindung steht.

3. Angetriebene Lenkachse nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitlagerbuch se (12) im äußeren Bereich in Richtung Stirnseite (9) des Gelenkschafts (7) positioniert ist.

4. Angetriebene Lenkachse nach einem der oberen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Sicherungsring (8) verwendet wird, der radiale nach außen weisende Umlenkungen (13) hat, die kürzer sind als die Wandstärke des Gelenkschafts (7).

5. Angetriebene Lenkachse nach einem der oberen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Gelenkschafts (7) einen äußeren und inneren Durchmes ser (14, 15) hat, die gleich groß sind wie ein äußerer und ein innerer Durchmesser eines vergleichbaren Gelenkschafts mit einer radialen Aussparung im Bereich des Sicherungs rings (8)

6. Angetriebene Lenkachse nach einem der oberen An sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die axiale Aussparung (10) durch eine Aussparung im Schmiede teil erzeugt wird.