DE19712160C1 - Kreuzgelenkwelle zum Antrieb von oder zur Verwendung in Antrieben von Landmaschinen - Google Patents
Kreuzgelenkwelle zum Antrieb von oder zur Verwendung in Antrieben von LandmaschinenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenkwelle, insbesondere zum
Antrieb von oder zur Verwendung in Antrieben von Landmaschinen.
Sie weist zwei Kreuzgelenke auf, welche durch eine Verbindungs
welle miteinander verbunden sind, die Abstandsänderungen zwi
schen den Kreuzgelenken zuläßt. Die Verbindungswelle umfaßt zwei
ineinandergesteckte Rohre, nämlich ein Innenrohr und ein Außen
rohr, diese beiden Rohre sind ineinander entlang einer Längs
achse zur Abstandsänderung zwischen den beiden Kreuzgelenken
verstellbar. Sie weisen zur Drehmomentübertragung einen vom
Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt auf. Jedes der beiden
Kreuzgelenke umfaßt jeweils eine erste Gelenkgabel und eine
zweite Gelenkgabel sowie ein beide verbindendes Zapfenkreuz, so
daß zwischen den beiden Gelenkgabeln eine räumliche Abwinklung
ermöglicht wird. Die beiden ersten Gelenkgabeln weisen jeweils
eine durchgehende Anschlußbohrung auf. Die Anschlußbohrung der
ersten Gelenkgabel des ersten Kreuzgelenkes nimmt das Innenrohr
und die Anschlußbohrung der ersten Gelenkgabel des zweiten
Kreuzgelenkes das Außenrohr zur drehfesten Verbindung auf. Die
beiden zweiten Gelenkgabeln dienen zum Anschluß der Kreuzgelenk
welle, beispielsweise an die Zapfwelle eines Traktors bzw. an
den Antriebszapfen des davon anzutreibenden Gerätes.
Bei solchen, z. B. aus der DE-Z: Antriebstechnik 2 (1963) Nr. 10,
S. 362 bis 364, insbesondere S. 362, linke Spalte, sowie Fig. 1
oder DE 44 27 532 A1 bekannten, für den Einsatz in Landmaschinen
bzw. zum Antrieb in Landmaschinen gedachten Kreuzgelenkwellen
besteht die Gefahr des Eindringens von Schmutz in den Bereich
der aufeinander gleitenden Flächen von Außenrohr und Innenrohr.
Es kann einerseits von außen auf die Außenflächen der beiden
Rohre gelangen und sich auf den relativ zueinander bewegenden
Flächen absetzen. Schmutz kann ferner durch die Bohrung von
Innenrohr und Außenrohr in den Bereich der beiden aufeinander
gleitenden Flächen von Außenrohr und Innenrohr gelangen. Durch
diesen Schmutz wird die Reibung zwischen den beiden negativ
beeinflußt.
Aus der DE-OS 23 08 820 ist eine Abdichtung für die Verschie
beanordnung einer Kreuzgelenkwelle für Kraftfahrzeuge bekannt.
Die Verschiebeanordnung umfaßt eine innen verzahnte Hülse und
einen darin verschiebbar einsitzenden außen verzahnten Zapfen.
Um den Zapfen ist koaxial herum ein Schutzrohr mit Abstand an
geordnet. Dieses ist mit einem Ende an den Zapfen angeschweißt.
Es übergreift mit seinem freien Ende die Hülse und ist mit einer
Dichtung an diesem Ende zur Außenfläche der Hülse abgedichtet.
Eine solche Ausführungsform ist aufwendig.
In der DE 42 37 176 C1 ist eine Gelenkwelle beschrieben, deren
Verschiebanordnung zwei ineinandergesteckte Rohre umfaßt und
welche durch eine Schmiervorrichtung mit Schmiermittel versorgt
werden. Der den Schmiernippel tragende Einsatz ist in die ge
lenkseitige Bohrung des Innenrohres eingesteckt, so daß es die
ses gegen Eindringen von Staub oder Schmutz verschließt. Er ist
mit dem am anderen Ende des Innenrohres angeordneten und den
Austritt des Schmiermittels zulassenden Element mittels eines
Schlauches verbunden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kreuzgelenkwelle
zu schaffen, bei der die an der Drehmomentübertragung beteilig
ten Flächen frei von eindringendem Schmutz gehalten werden.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Außen
rohr eine Dichtung zugeordnet ist, welche gegenüber der Außen
fläche des Innenrohres dichtet, daß dem Außenrohr ein Verschluß
element zugeordnet ist, das zum zweiten Kreuzgelenk hin in der
Bohrung des Außenrohrs dichtend eingesetzt ist, und daß in der
Bohrung des Innenrohres ein Ausgleichskolben entlang der Längs
achse verstellbar einsitzt.
Von Vorteil ist, daß an sämtlichen Stellen, von denen eine Ver
schmutzung her eintreten kann, eine Abdichtung gegeben ist. Es
kann also kein Schmutz durch die Bohrungen der Rohre an die auf
einander gleitenden und zur Drehmomentübertragung dienenden Flä
chen gelangen. Bei der axialen Bewegung der beiden Rohre zuein
ander ergibt sich jedoch im Innenraum eine Volumenänderung. Die
se wird durch den Ausgleichskolben ausgeglichen, der das zwi
schen dem Ausgleichskolben und dem Verschlußelement eingeschlos
sene Volumen durch eine Relativverstellung in der Bohrung des
Innenrohres konstant hält, so daß kein Überdruck oder Unterdruck
entstehen kann. Dies ist erforderlich, um keine Kräfte zu erzeu
gen, die einer leichten Verstellbarkeit von Außenrohr und Innen
rohr zueinander zwecks Ausgleich der Abstandsänderung zwischen
den beiden Kreuzgelenken entgegen wirken. Dabei ist, um eine Be
wegungsbegrenzung des Ausgleichskolben zu erreichen, dieser zwi
schen zwei Anschlägen verstellbar angeordnet. Hierdurch wird er
reicht, daß der Ausgleichskolben bei schneller Relativbewegung
von Außenrohr zu Innenrohr nicht aus der Führung in der Bohrung
des Innenrohres gelangen kann. Bei Entstehen eines Vakuums, das
durch den Ausgleichskolben verhindert wird, könnte trotz Dich
tung Schmutz eindringen.
Der Ausgleichskolben ist vorzugsweise aus Kunststoff hergestellt
und dem Querschnitt der Bohrung des Innenrohres angepaßt. Ist
die dabei erzielte Abdichtung nicht ausreichend, können stirn
seitig an dem Ausgleichskolben Dichtlippen vorgesehen sein, die
sich an die Wandung der Bohrung des Innenrohres anlegen.
Bei einer Herstellung des Ausgleichskolbens aus einem Kunststoff
können diese Dichtlippen gleich angeformt werden. Darüberhinaus
wird hierdurch eine geringe Masse erzielt, so daß eine leichte
Verstellbarkeit des Ausgleichskolben gegeben ist. Der Kolben
kann also bei Bewegung der Teile und bei Volumenänderungen ent
sprechend schnell reagieren und verstellt werden.
Als einer der Anschläge kann beispielsweise der Sicherungsstift
genutzt werden, der zur Verbindung des Innenrohres mit der zu
gehörigen ersten Gelenkgabel dient. Dieser verläuft quer zur
Längsachse und passiert damit die Bohrung des Innenrohres. Der
Ausgleichskolben kann in einer Endstellung gegen diesen anlau
fen. In der anderen Richtung kann zur Bewegungsbegrenzung des
Ausgleichskolbens im Innenrohr ein Anschlagring vorgesehen sein,
der in die Bohrung des Innenrohres eingesetzt ist.
Zur Halterung der Dichtung, die dem Außenrohr zugeordnet ist und
gegenüber der Außenfläche des Innenrohres abdichten soll, ist
ein Anschlußelement vorgesehen, welches an das nicht mit der er
sten Gelenkgabel des zweiten Kreuzgelenkes verbundene Ende des
Außenrohres angeschlossen ist. Dieses Anschlußelement kann kap
penförmig gestaltet sein und auf das Ende des Außenrohres aufge
schoben sein. Dabei können verschiedene Befestigungsmöglichkei
ten vorgesehen sein. Bei der Ausbildung der Kappe aus Metall
kann diese mit dem Außenrohr verschweißt werden. Bei einer Aus
bildung der Kappe aus Kunststoff kann diese eine Bohrung mit
mehreren Nocken aufweisen, die zur Festlegung in Durchbrüche des
Außenrohres einfedern. Neben dem Dichtring kann ferner ein Ab
streifring vorgesehen sein, der den groben Schmutz abschiebt,
wenn eine Relativbewegung stattfindet. Die daneben angeordnete
Dichtung kann eine Feindichtung bewirken. Schmutz kann also
nicht in den Bereich dieser Dichtung gelangen, und somit ist
dafür gesorgt, daß die Dichtfähigkeit der Dichtung nicht durch
den Schmutz gestört wird.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der
Zeichnung schematisch dargestellt.
Es zeigt
Fig. 1 ein Gespann aus einem Traktor und einem Gerät
mit Kreuzgelenkwellen zum Antrieb,
Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Kreuzgelenkwelle,
Fig. 3 einen Querschnitt III-III gemäß Fig. 2 be
schränkt auf die beiden ineinandergesteckten
Rohre und
Fig. 4 eine Darstellung entsprechend Fig. 2 mit einem
Kunststofformteil als Verschlußelement.
Fig. 1 zeigt den Traktor 1 mit dem daran angehängten Gerät 3.
Der Traktor 1 besitzt die Zapfwelle 2. Zur Weiterleitung einer
Drehbewegung und eines Drehmomentes der Zapfwelle 2 an das Gerät
3 ist dies mit einem Antriebszapfen 4 versehen. Beide sind durch
eine Kreuzgelenkwelle 5 verbunden, so daß die Drehbewegung der
Zapfenwelle 2 an das Gerät 3 weitergeleitet wird. Die Kreuzge
lenkwelle 5 dient damit zum Antrieb eines landwirtschaftlichen
Gerätes 3 bzw. einer Landmaschine. Die Kreuzgelenkwelle 5' dient
beispielsweise zum Antrieb von Nebenaggregaten des Gerätes 3,
d. h., der Hauptantrieb über die Kreuzgelenkwelle 5 wird durch
ein beispielsweise zwischengeschaltetes Getriebe und weitere
Kreuzgelenkwellen 5' auf die einzelnen Verbraucher des Gerätes
3 verteilt. Dabei ist zusätzlich für die nicht verdeckt angeord
nete Gelenkwelle 5 eine Schutzvorrichtung vorgesehen, welche
jedoch in den Darstellungen gemäß Fig. 2 und 3 fortgelassen
wurde, da sie für die vorliegende Erfindung nicht von Bedeutung
ist.
Die Fig. 2 und 3 zeigen ein Ausführungsbeispiel einer Kreuz
gelenkwelle, die beispielsweise die in der Fig. 1 dargestellte
Kreuzgelenkwelle 5, 5' darstellen könnte.
Aus Fig. 2 sind die beiden an den Enden der Kreuzgelenkwelle 5,
5, angeordneten Kreuzgelenke 6, 7 erkennbar. Die beiden Kreuzge
lenke 6, 7 sind durch eine Verbindungswelle 8 miteinander ver
bunden. Das erste Kreuzgelenk 6 besteht aus einer ersten Gelenk
gabel 9 und einer zweiten Gelenkgabel 11, welche durch ein Zap
fenkreuz 13 gelenkig miteinander verbunden sind. Das zweite
Kreuzgelenk 7 umfaßt ebenfalls eine erste Gelenkgabel 10 und
eine zweite Gelenkgabel 12, die durch ein Zapfenkreuz 14 gelen
kig miteinander verbunden sind. Die Verbindungswelle 8 dient
dazu, Änderungen des Abstandes 15 zwischen den Zentren der bei
den Kreuzgelenke 6, 7 zuzulassen, die beispielsweise durch die
Veränderungen der Lage des aus Fig. 1 ersichtlichen Gerätes 3
im Verhältnis zum Traktor 1 sich ergeben können. Solche Ab
standsänderungen können sich beispielsweise bei Kurvenfahrten
oder Bodenunebenheiten ergeben. Um dies zuzulassen, ist die
Verbindungswelle 8 aus einem Außenrohr 19 und einem Innenrohr 20
gebildet, die ineinandergesteckt sind. Das Außenrohr 19 sitzt in
einer Anschlußbohrung 18 der ersten Gelenkgabel 10 des zweiten
Kreuzgelenkes 7 ein und ist zu dieser durch einen die quer zur
Längsachse 16 verlaufenden Bohrungen der Gelenkgabel 10 und des
Außenrohres 19 durchdringenden Sicherungsstift 22 axial festge
legt. Die Anschlußbohrung 18 ist dabei an den Verlauf der Außen
kontur des Außenrohres 19, im Querschnitt gesehen, angepaßt, um
ein Drehmoment übertragen zu können.
Das Innenrohr 20 ist mit seiner Außenfläche 25 in einer An
schlußbohrung 17 der ersten Gelenkgabel 9 des ersten Kreuzgelen
kes 6 aufgenommen und mit der ersten Gelenkgabel 9 durch einen
quer zur Längsachse 16 verlaufend angeordneten weiteren Siche
rungsstift 21 verbunden. Hierzu weisen die erste Gelenkgabel 9
des ersten Kreuzgelenkes 6 und das Innenrohr 20 entsprechend
querverlaufende Bohrungen auf. Der Querschnitt der Anschlußboh
rung 17 ist dem Verlauf der Außenkontur des Innenrohres 20 ange
paßt. Das Innenrohr 20 sitzt mit seiner Außenfläche 25 in der
Bohrung des Außenrohres 19 in Richtung der Längsachse 16 ver
stellbar ein. Wie aus Fig. 3 erkennbar, sind sowohl das Außen
rohr 19 wie auch das Innenrohr 20 mit zwei nach außen gerichte
ten Ausformungen versehen, die Rippen bilden, so daß eine Dreh
momentübertragung zwischen beiden erfolgt. Es ergibt sich also
eine Außenkontur des Innenrohres 20 bzw. eine Innenkontur des
Außenrohres 19, die vom Kreisquerschnitt abweichen.
Die Flächenbereiche dieser Ausformungen dienen der Drehmoment
übertragung zwischen Innenrohr 20 und Außenrohr 19. Dieser Flä
chenbereich kann mit einem Schmierfilm versehen sein. Der zwi
schen der Wandung der Bohrung 23 des Außenrohres 19 und der
Außenfläche 25 des Innenrohres 20 vorhandene Spalt ist durch
eine oder mehrere Dichtungen 27 oder eine Kombination aus einer
Dichtung und einem Abstreifring abgedichtet. Diese sind in einer
Aufnahmenut 33 eines Anschlußelementes 26 aufgenommen, das mit
einer Aufsteckbohrung 32 auf das freie Ende des Außenrohres 19
aufgesteckt und mit diesem durch eine Schweißnaht verbunden ist.
Die Bohrung 23 des Außenrohres 19 ist durch ein Verschlußelement
28 in Form eines in die Bohrung 23 des Außenrohres 19 eingesetz
ten Blechteiles verschlossen. Dieses ist beispielsweise mit dem
Außenrohr 19 verschweißt. Es kommt aber auch eine Gestaltung als
Verschlußelement 28 in Gestalt eines Kunststofformteiles in Fra
ge, das beispielsweise unter Zuhilfenahme des Sicherungsstiftes
22 unverrückbar festgelegt ist (siehe Fig. 4). Die Anordnung
des Verschlußelementes 28, 28' muß nahe zum zweiten Kreuzgelenk
7 hin erfolgen, damit zwischen der dem ersten Kreuzgelenk 6 ent
fernten Stirnfläche des Innenrohres 20 und dem Verschlußelement
28, 28' ein ausreichend großer Verstellweg gegeben ist, um eine
Änderung des Abstandes 15 im gewünschten Maße zuzulassen und die
für die Drehmomentübertragung erforderliche Überdeckung zu er
reichen. Um zu verhindern, daß Schmutz zusätzlich von der Seite
des Gelenkes 6 in die Bohrung 24 des Innenrohres 20 und von die
ser in den Bereich der aufeinander gleitenden Flächen von Außen
rohr 19 und Innenrohr 20 gelangen kann, ist in die Bohrung 24
ein Ausgleichskolben 29 entlang der Längsachse 16 verstellbar
aufgenommen. Er weist an seinen beiden Stirnseiten Dichtlippen
30 auf, die zur Wandung der Bohrung 24 abdichten. Bei einer Än
derung des Abstandes 15 im Sinne der Verkleinerung baut sich im
Zwischenraum zwischen dem Ausgleichskolben 29 und dem Verschluß
element 28 ein Druck auf, der bewirkt, daß der Ausgleichskolben
29 in der Bohrung 24 des Innenrohres 20 nach links in Richtung
auf das erste Kreuzgelenk 6 verstellt wird. Bei einer Abstands
änderung im Sinne der Vergrößerung des Abstandes 15 erfolgt eine
entsprechend entgegengesetzte Bewegung. Um die Verstellbewegun
gen zu begrenzen, ist zu der zum zweiten Kreuzgelenk 7 hinwei
senden Stirnfläche des Innenrohres 20 ein Anschlagring 31 in die
Bohrung 24 eingesetzt, gegen den der Ausgleichskolben 29 anlau
fen kann. Zur Bewegungsbegrenzung in der anderen Richtung dient
der Sicherungsstift 21, der die Bohrung 24 passiert.
1
Traktor
2
Zapfwelle
3
Gerät
4
Antriebszapfen
5,
5
' Kreuzgelenkwelle
6
erstes Kreuzgelenk
7
zweites Kreuzgelenk
8
Verbindungswelle
9,
10
erste Gelenkgabel
11,
12
zweite Gelenkgabel
13,
14
Zapfenkreuz
15
Abstand
16
Längsachse
17,
18
Anschlußbohrung
19
Außenrohr
20
Innenrohr
21
,
22
Sicherungsstift
23
Bohrung des Außenrohres
24
Bohrung des Innenrohres
25
Außenfläche des Innenrohres
26
Anschlußelement
27
Dichtung
28
,
28
' Verschlußelement
29
Ausgleichskolben
30
Dichtlippe
31
Anschlagring
32
Aufsteckbohrung
33
Aufnahmenut
Claims (6)
1. Kreuzgelenkwelle (5, 5'), insbesondere zum Antrieb von oder
zur Verwendung in Antrieben von Landmaschinen (3), mit zwei
Kreuzgelenken (6, 7) und einer beide verbindenden und Ab
standsänderungen zwischen den Kreuzgelenken (6, 7) zulas
senden Verbindungswelle (8), wobei die Verbindungswelle (8)
zwei ineinandergesteckte und entlang einer Längsachse (16)
zur Abstandsänderung ineinander verschiebbare, eine durch
gehende Bohrung (23, 24) aufweisende Rohre (19, 20), näm
lich ein Innenrohr (20) und ein Außenrohr (19), umfaßt,
welche zur Drehmomentübertragung einen vom Kreisquerschnitt
abweichenden Querschnitt aufweisen, wobei ferner die beiden
Kreuzgelenke (6, 7) jeweils eine erste Gelenkgabel (9, 10)
und eine zweite Gelenkgabel (11, 12) sowie ein beide ver
bindendes Zapfenkreuz (13, 14) umfassen, wobei die beiden
zweiten Gelenkgabeln (11, 12) zum Anschluß der Kreuzgelenk
welle (5, 5') dienen und die beiden ersten Gelenkgabeln (9,
10) jeweils eine durchgehende Anschlußbohrung (17, 18) auf
weisen, wobei die Anschlußbohrung (17) der ersten Gelenkga
bel (9) des ersten Kreuzgelenkes (6) das Innenrohr (20) und
die Anschlußbohrung (18) der ersten Gelenkgabel (10) des
zweiten Kreuzgelenkes (7) das Außenrohr (19) zur drehfesten
Verbindung aufnimmt,
dadurch gekennzeichnet,
daß dem Außenrohr (19) eine Dichtung (27) zugeordnet ist,
welche gegenüber der Außenfläche (25) des Innenrohres (20)
dichtet, daß dem Außenrohr (19) ein Verschlußelement (28,
28') zugeordnet ist, das zum zweiten Kreuzgelenk (7) hin in
der Bohrung (23) des Außenrohres (19) dichtend einsitzt,
und daß in der Bohrung (24) des Innenrohres (20) ein Aus
gleichskolben (29) entlang der Längsachse (16) verstellbar
einsitzt.
2. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgleichskolben (29) zwischen zwei Anschlägen (21,
31) verstellbar ist.
3. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgleichskolben (29) stirnseitig mit Dichtlippen
(30) versehen ist, die an der Wandung der Bohrung (24) des
Innenrohres (20) anliegen.
4. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Anschläge durch einen Sicherungsstift (21)
zur Verbindung des Innenrohres (20) mit der zugehörigen
ersten Gelenkgabel (9) dargestellt ist.
5. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß einer der Anschläge durch einen in der Bohrung (24) des
Innenrohres (20) einsitzenden Anschlagring (31) dargestellt
ist.
6. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Dichtung (27) von einem Anschlußelement (26) gehal
ten ist, welches an das der ersten Gelenkgabel (10) des
zweiten Gelenkes (7) entfernte Ende des Außenrohres (19)
angeschlossen ist.
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