DE19729738A1 - Gelenkwelle - Google Patents

Description

Es ist bekannt, mehrteilige Gelenkwellen, die zumindest aus zwei durch ein Kreuzgelenk verbundenen Teilstücken bestehen, zur Kraftübertragung in einem Antriebsstrang zu verwenden. Eine derartige Gelenkwelle geht beispielsweise aus der DE 43 36 939 C2 als bekannt hervor. Diese Gelenkwelle besitzt im Bereich eines Teilstücks ein Zwischenlager zur Abstützung. Das Gelenkwellenteilstück, das mit dem Zwischenlager abgestützt ist, besteht aus drei miteinander verbundenen Abschnitten, einem ersten Abschnitt, der auf einer Seite mit dem Kreuzgelenk ist und auf der anderen Seite über einen Flansch mit dem zweiten Abschnitt verbunden ist, der das Zwischenlager besitzt. Durch eine Schraubverbindung ist der zweite Abschnitt mit dem dritten Abschnitt verbunden, der über ein weiteres Gelenk mit einem Antrieb, beispielsweise der Kurbelwelle eines Fahrzeugmotors gekoppelt ist. Zur Herstellung der Schraubverbindung sind eine Anzahl massiver Bauteile nötig, wobei zusätzlich noch eine Schweißverbindung zur Herstellung eines Widerlagers im Bereich des dritten Abschnitts des Gelenkwellenteilstücks nötig ist. Die dargestellte Schraubverbindung der Gelenkwellenabschnitte im Bereich des Zwischenlagers ist weithin verbreitet. Eine solche lösbare Verbindung soll offensichtlich die Möglichkeit eröffnen, im Reparaturfall das Zwischenlager austauschen zu können. Allerdings hat diese Art der Verbindung auch mehrere schwerwiegende Nachteile. Die notwendige massive Ausführung der Verbindung führt zu einem hohen Gesamtgewicht der Gelenkwelle. Das hohe Gewicht im Lagerbereich führt zu hohen Lagerbelastungen durch Massenkräfte. Die Summierung von Maßtoleranzen an den Bauteilen kann die Rundlaufeigenschaften in ungünstiger Weise beeinflussen. Nicht zuletzt ist der komplizierte Aufbau der Verbindung auch Ursache für hohe Herstellungskosten der Gelenkwelle.

Aus dem DE-GM 90 14 280 geht es bereits als bekannt hervor, Flansche und ein dazwischen liegendes Rohrstück durch Reibschweißen miteinander zu verbinden um eine Welle für die Kraftübertragung darzustellen. Die Welle ist als starres Teil ausgeführt und benötigt kein zwischen den Anschlußflanschen liegendes Zwischenlager zu Unterstützung.

Der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung liegt das Problem zugrunde, durch eine grundlegend neue Bauweise der Gelenkwelle im Zwischenlagerbereich die Herstellkosten der Gelenkwelle deutlich zu vermindern, das Gewicht der Gelenkwelle zu reduzieren, die Rundlaufeigenschaften zu verbessern und dennoch eine hohe Stabilität zu gewährleisten.

Dieses Problem wird durch die im Patentanspruch 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Durch eine unlösbare Verbindung im Zwischenlagerbereich, die insbesondere durch eine Reibschweißung hergestellt wird, wird die Anzahl der bisher notwendigen Bauteile drastisch reduziert. Es hat sich herausgestellt, daß entgegen der Annahme der Fachwelt eine Schweißverbindung im Bereich des Zwischenlagers, insbesondere eine Reibschweißverbindung, nahezu verzugsfrei mit geringem Wärmeeintrag möglich ist, so daß auch in der unmittelbaren Nähe des Zwischenlagers eine derartige Verbindung hergestellt werden kann, ohne daß schädliche Auswirkungen auf das empfindliche Zwischenlager festzustellen sind. Obwohl das Reibschweißen an anderen Stellen der Gelenkwelle durchaus üblich ist, wurde vom bewahrten Prinzip der Schraubverbindung im Bereich des Zwischenlagers niemals abgegangen. Die neue Bauweise ermöglicht eine Reduzierung des Gelenkwellengewichts bei reduzierten dynamischen Belastungen des Zwischenlagers und Kostensenkungen in der Herstellung. Als Vorteil ist im weiteren auszuführen, daß die Gelenkwelle nach dem neuen Konstruktionsprinzip vollständig aus Aluminium gefertigt werden kann. Beim herkömmlichen Konstruktionsprinzip mit einer Schraubverbindung war zumindest der Wellenzapfen aus Stahl auszuführen, und dieses Stahlteil mit dem Anschlußrohr aus Aluminium zu verschweißen. Die erfindungsgemäße Gelenkwelle wird vorteilhafterweise mit einem Zwischenlager kombiniert, dessen Lebensdauer ausreichend ist, so daß ein Austausch, der aufgrund der unlösbaren geschweißten Verbindung schwierig wäre, über die gesamte Laufzeit der Gelenkwelle mit Sicherheit auszuschließen ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben. Es zeigt die einzige Figur, einen Längsschnitt der Gelenkwelle.

Die in der Figur im Längsschnitt dargestellte Gelenkwelle (1) besteht aus einem ersten Gelenkwellenteilstück (2) und einem zweiten Gelenkwellenteilstück (3), die über ein Kreuzgelenk (4) miteinander verbunden sind. Das Kreuzgelenk (4) ist aus einem Kreuzgelenkstern (5) gebildet, der im Bereich der Enden der Gelenkwellenteilstücke (2, 3) in Nadellagerbüchsen gelagert ist. Im weiteren sind die Gelenkwellenteilstücke (2, 3) an ihren dem Kreuzgelenk (4) abgewandten Enden jeweils über Gelenke (6, 7) mit An- bzw. Abtrieben gekoppelt. Das erste Gelenkwellenteilstück (2), das zusätzlich in einem Zwischenlager (8) gelagert ist, besteht aus insgesamt 4 Abschnitten, die vorzugsweise durch Reibschweißen miteinander verbunden werden. Bei der Herstellung des ersten Gelenkwellenteilstücks (2) werden zuerst die Schweißungen A und B ausgeführt. Dann wird das Zwischenlager (8) auf dem freien Ende des einen oder anderen Abschnitts des betreffenden Gelenkwellenteilstücks (2) montiert. Dargestellt ist das Zwischenlager (8) auf dem mit dem Gelenk (6) verbundenen Abschnitt. Anschließend wird die Schweißung C im Zwischenlagerbereich ausgeführt. Das zweite Gelenkwellenteilstück (3) wird in ähnlicher Weise durch Ausführung der dargestellten Schweißungen D und E entsprechender Abschnitte des zweiten Gelenkwellenteilstücks (3) hergestellt. Die beiden soweit fertiggestellten Gelenkwellenteilstück (2, 3) werden dann durch Montage des Kreuzgelenksterns (5) miteinander verbunden.

Claims (5)

1. Gelenkwelle (1) mit wenigstens zwei durch ein Kreuzgelenk (4) miteinander verbundenen Gelenkwellenteilstücken (2, 3), von denen wenigstens ein Gelenkwellenteilstück (2) im unmittelbar an das Kreuzgelenk (4) anschließenden Bereich ein radiales Zwischenlager (8) besitzt, und wobei das das Zwischenlager (8) enthaltende Gelenkwellenteilstück (2) zumindest aus zwei Abschnitten zusammengesetzt ist, wobei entweder der eine oder der andere Abschnitt im unmittelbaren Bereich des Kreuzgelenks (4) mit einem Sitz für das radiale Zwischenlager (8) ausgestattet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Abschnitte des Gelenkwellenteilstücks (2) im unmittelbaren Bereich des Zwischenlagers (8) durch Schweißen miteinander verbunden sind.

2. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Schweißverbindung durch Reibschweißen hergestellt wird.

3. Gelenkwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mit dem Zwischenlager (8) verbundene Gelenkwellenteilstück (2) aus mehr als zwei Abschnitten gebildet ist, die jeweils miteinander durch Schweißen verbunden sind.

4. Gelenkwelle nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenlager (8) möglichst nahe am Kreuzgelenk (4) angeordnet ist.

5. Gelenkwelle nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenlager für eine der Gesamtlaufzeit der Gelenkwelle entsprechende Lebensdauer ausgelegt ist.