DE19739934A1

DE19739934A1 - Gelenkwelle mit Verbindungswelle

Info

Publication number: DE19739934A1
Application number: DE19739934A
Authority: DE
Inventors: Werner Jacob; Achim Dr Jacob
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1996-09-21
Filing date: 1997-09-11
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2017-09-12
Also published as: DE29616432U1; DE19739934C2

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle, die insbesondere zur Verwendung im Antriebsstrang zum Antrieb der Räder eines Kraft fahrzeuges gedacht ist. Sie umfaßt zwei Gleichlauffestgelenke. Diese besitzen jeweils ein Außenteil mit Anschlußelementen. Fer ner umfaßt jedes Gleichlauffestgelenk ein Innenteil und einen zwischen den Innenteilen und den Außenteilen angeordneten Käfig zur Führung von ersten Kugeln. Diese dienen zur Drehmomentüber tragung zwischen jeweils einem Außen- und Innenteil. Ferner um faßt die Gelenkwelle eine Verbindungswelle, die aus einem rohr förmigen Wellenabschnitt und einem Schiebeelement zusammenge setzt ist. Das Schiebeelement umfaßt eine Hülse mit parallel zur Längsachse und umfangsverteilt angeordneten Rillen sowie zweiten Kugeln, die in diesen Rillen verstellbar sind und durch einen Käfig gehalten werden. Des weiteren ist der Gelenkwelle ein Schiebezapfen zugeordnet, der mit zu den Rillen der Hülse ent sprechenden Laufrillen versehen ist, in welche die Kugeln ein greifen. Der Schiebezapfen ist mit dem Innenteil des zweiten Gleichlauffestgelenkes verbunden. Der rohrförmige Wellenab schnitt ist mit der Hülse verbunden.

Eine solche Gelenkwelle ist aus der DE 44 19 373 A1 bekannt. Da bei sind die Innenteile beider Gleichlauffestgelenke jeweils einstückig mit einem Zapfen ausgebildet, wobei der dem ersten Gleichlauffestgelenk zugeordnete Zapfen in den rohrförmigen Wel lenabschnitt eingesteckt und mit diesem drehfest verbunden ist und der zweite Zapfen als Schiebezapfen gestaltet ist. Der rohr förmige Wellenabschnitt ist zur Bildung des Schiebeelementes er weitert und im Querschnitt wellenförmig gestaltet, so daß Rillen für die zweiten Kugeln gebildet sind. In diese Schiebehülse taucht der Schiebezapfen ein, der mit dem Innenteil des zweiten Gleichlauffestgelenkes einstückig ausgebildet ist und entspre chend den Rillen in der Hülse umfangsverteilte und parallel zur Längsachse verlaufende Laufrillen aufweist. Kritisch bei einer solchen Ausbildung ist die Verbindungsstelle zwischen dem dem ersten Gleichlauffestgelenk zugeordneten Zapfen und dem rohrför migen Wellenabschnitt der Verbindungswelle.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkwelle zu schaffen, bei der eine getrennte Herstellung des rohrförmigen Wellenabschnittes des Schiebeelementes möglich ist und bei der darüber hinaus die Schwachstelle, die sich bei der Verbindung zwischen einer aus einem dünnwandigen Rohr hergestellten Verbin dungswelle bzw. Wellenabschnitt und einem Zapfen ergibt, ent fällt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der rohr förmige Wellenabschnitt ein erstes und ein zweites Anschlußende und dazwischen ein Mittelteil aufweist, wobei diese einstückig ausgeführt sind, die beiden Anschlußenden gegenüber dem Mittel teil eine stärkere Wandung besitzen und auf der Außenfläche eine Verzahnung mit parallel zur Längsachse verlaufenden Zähnen auf weisen und das erste Anschlußende mit seiner Verzahnung in einer entsprechend verzahnten Bohrung des Innenteils des ersten Gleichlaufgelenkes drehfest einsitzt, daß ferner die Hülse ein stückig ausgebildet ist und einen Schiebeabschnitt mit einge formten und parallel zur Längsachse verlaufenden Rillen sowie einen daran anschließenden ersten und daran wiederum anschlie ßenden zweiten Bohrungsabschnitt aufweist, wobei der zweite Bohrungsabschnitt mit einer Verzahnung versehen ist, welche parallel zur Längsachse verlaufende Zähne besitzt und in welcher der rohrförmige Wellenabschnitt mit seinem entsprechend verzahn ten zweiten Anschlußende drehfest aufgenommen ist.

Von Vorteil bei dieser Ausführung ist, daß ein rohrförmiger Wel lenabschnitt gewählt wird, der von dem Schiebeelement getrennt ist und über gleichartige Verbindungen an seinen Anschlußenden mit dem Innenteil des ersten Gleichlauffestgelenkes und der dem Schiebeelement zugehörigen Hülse verbunden ist. Durch die ge wählte Ausbildung des Wellenabschnittes im Bereich seiner An schlußenden können auch hohe Drehmomente übertragen werden. Da rüber hinaus kann auch Spielfreiheit bei der Verbindung erzielt werden, wenn die für solche Steckverbindungen üblichen Diame tral-Pitch-Profile mit den erforderlichen Einpreßkräften zur Er zielung einer Preßpassung gestaltet werden. Die Hülse des Schie beelementes kann dabei durch Hämmern aus einem Rohrstück her gestellt worden sein, so daß auch für die Rillen, in denen die zweiten Kugeln des Schiebeelementes abrollen, die erforderliche Oberflächenqualität und Genauigkeit erzielt werden kann. Die Wellen sind hinsichtlich ihrer Länge so bemessen, daß über einen bestimmten Verstellbereich eine wälzende Bewegung gegeben ist, während für größere Verschiebungen, beispielsweise beim voll ständigen Einfedern der Fahrzeugräder eines Fahrzeuges oder für die Montage bzw. Demontage, ein Bohrungsabschnitt zur Verfügung steht, in den der Schiebezapfen gleitend zu den Kugeln bei Ver kürzung der Gelenkwelle eintauchen kann.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß der Schiebe zapfen mittels eines verzahnten Befestigungsabschnittes in einer verzahnten Bohrung des Innenteils des zweiten Gleichlauffestge lenkes einsitzt. Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß für die beiden Gleichlauffestgelenke gleiche Bauteile hinsichtlich der Innenteile gewählt werden können. Des weiteren können die Schiebezapfen bereits im Wege der Auswahlpassung den entspre chenden Hülsen zugeordnet werden und danach kann eine Montage mit dem zugehörigen Gleichlauffestgelenk erfolgen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.

Die in der Zeichnungsfigur dargestellte Gleichlaufgelenkwelle weist zwei Gleichlauffestgelenke 1, 2 an ihren Enden auf, die durch eine Verbindungswelle 3 verbunden sind. In der Zeichnung sind die Gleichlauffestgelenke 1, 2 mit der Verbindungswelle 3 in ihrer gestreckten Lage dargestellt, so daß alle Bauteile eine gemeinsame Längsachse 4 aufweisen. Die beiden Gleichlauffestge lenke 1, 2 sind im wesentlichen gleichartig ausgestaltet. Sie weisen beide jeweils ein Außenteil 5, 5′ auf, das hohl gestaltet ist und in dessen Innenraum Außenlaufbahnen 6 bzw. 6′ in Meri dianebenen um die Längsachse verteilt angeordnet sind. In dem hohlen Außenteil 5, 5′ ist jeweils ein Innenteil 8 bzw. 8′ an geordnet, das in seiner Außenfläche Innenlaufrillen 9, 9′ auf weist, die ebenfalls in Meridianebenen um die Längsachse 4 an geordnet sind und wobei jeweils eine Innenlaufrille 9 bzw. 9′ einer Außenlaufrille 6 bzw. 6′ gegenüberliegt. Diese bilden also Paare. Ferner weist jedes Innenteil eine Bohrung 10 bzw. 10′ auf, die mit einer Verzahnung mit parallel zur Längsachse 4 ver laufenden Zähnen versehen ist. Vorzugsweise handelt es sich da bei um eine Verzahnung mit einem Diametral-Pitch-Profil, bei spielsweise mit einer Zähnezahl 28 und einem Eingriffswinkel von 45°. Den Paaren von Außenlaufbahnen 6, 6′ und Innenlaufbahnen 9, 9′ sind jeweils Kugeln 12, 12′ zugeordnet, die durch einen Käfig 11, 11′ gehalten werden. Die Innenteile 8, 8′ sind im Verhältnis zu den Außenteilen 6, 6′ durch die in den Außenlaufbahnen 6, 6′ und Innenlaufbahnen 9, 9′ geführten Kugeln 12, 12′ einerseits und durch jeweils ein Steuerelement 13, 13′ andererseits auf dem Gelenkbeugezentrum zentriert gehalten, so daß die Innenteile 8, 8′ zu den jeweiligen Außenteilen 5, 5′ Winkelbewegungen um die ses Gelenkbeugezentrum ausführen können. Die Verbindungswelle 3 umfaßt einen rohrförmigen Wellenabschnitt 14 mit einem ersten Anschlußende 15 und einem zweiten Anschlußende 16, welche beide durch ein Mittelteil 17 miteinander verbunden sind. Aus der Zeichnung ist erkennbar, daß die Wandung des rohrförmigen Wel lenabschnittes 14 im Bereich der beiden Anschlußenden 15, 16 dicker ausgeführt ist als in dem dazwischenliegenden Mittelteil 17. Der rohrförmige Wellenabschnitt 14 sitzt mit dem ersten Anschlußende 15, das auf seiner Außenfläche eine zur Verzahnung der Bohrung 10 des Innenteiles 8 des Gleichlauffestgelenkes 1 passende Verzahnung aufweist, in dieser ein und ist mittels eines Sicherungsringes 31 gegen Auszug gesichert. Im Bereich des Mittelteiles 17 weist der rohrförmige Wellenabschnitt 14 darüber hinaus eine Sitzfläche auf, auf welcher eine Dichtmanschette 32 mit ihrem kleinen Durchmesser festgelegt ist. Die Dichtmanschet te 32 ist ferner mit ihrem großen Durchmesser auf einer ent sprechenden Sitzfläche des Außenteiles 5 festgelegt. Der rohr förmige Wellenabschnitt 14 ist durch ein spanloses Umformverfah ren, beispielsweise durch Hämmern, hergestellt und sein zweites Anschlußende 16 ist auf der Außenfläche ebenfalls mit einer Ver zahnung versehen, die parallel zur Längsachse 4 verlaufende Zäh ne aufweist und beispielsweise ebenfalls als Diametral-Pitch- Profil gestaltet ist. Vorzugsweise sind beide Enden 15, 16 gleich groß bemessen und mit entsprechenden Verzahnungen verse hen. In bezug auf die Länge des rohrförmigen Wellenabschnittes 14 ist Symmetrie auch hinsichtlich der Bohrung 18 gegeben, d. h. ausgehend von einer Bohrung kleinen Durchmessers im Bereich der beiden Anschlußenden ist zunächst eine Erweiterung gegeben. Im mittleren Abschnitt des Mittelteils 17 weist dann wiederum die Bohrung 18 einen konstanten Durchmesser auf und zwar in dem Be reich unterhalb des Sitzes für den kleinen Durchmesser der Dichtmanschette 32.

Das Schiebeelement 19 umfaßt die Hülse 20, die Kugeln 25 und den Käfig 26 sowie den Sicherungsring 27, der das Herauswandern der Kugeln 25 mit dem Käfig 26 aus der Hülse 20 verhindert. Die Hül se 20 ist aus einem Schiebeabschnitt 21 aufgebaut, in dessen Bohrung Rillen 22 umfangsverteilt um die Längsachse 4 angeordnet sind und sich über eine bestimmte Länge derselben erstrecken. In diesen Rillen 22 sind jeweils mehrere Kugeln 25 hintereinander angeordnet, die in einem Käfig 26 gehalten sind, wobei die Ril len 22 länger bemessen sind als die Strecke, die die Kugeln 25 im Käfig 26 einnehmen, so daß eine abwälzende Bewegung derselben in den Rillen 22 möglich ist. An diesen mit Rillen 22 versehenen Bohrungsabschnitt der Hülse 20 schließt sich ein erster Boh rungsabschnitt 23 an, der in einen zweiten Bohrungsabschnitt 24 übergeht und zu dem ersten Bohrungsabschnitt 23 einen geringeren Durchmesser aufweist und mit einer Verzahnung versehen ist, die zu der Verzahnung des zweiten Anschlußendes 16 des rohrförmigen Wellenabschnittes 14 passend ausgebildet ist. Die Sicherung des rohrförmigen Wellenabschnittes 14 gegen Auszug aus dem zweiten Bohrungsabschnitt 24 erfolgt durch einen Sicherungsring 31.

In das Schiebeelement 19 ist ein Schiebezapfen 28 eingesetzt, der in seiner Außenfläche Laufrillen 30, die entsprechend den Rillen 22 umfangsverteilt um die Längsachse 4 angeordnet sind und in welche die zweiten Kugeln 25 eingreifen. Die Länge der Laufrillen 30 ist größer bemessen als die der Rillen 22 in der Hülse 20, so daß am Ende der rollenden Verstellung noch eine weitere Verschiebung des Schiebezapfens 28 zu der Hülse 20 mög lich ist, wobei beispielsweise bei Verkürzung der Schiebezapfen 28 in den ersten Bohrungsabschnitt 23 eintaucht, bis er gegen das Anschlußende 16 des rohrförmigen Wellenabschnittes 14 an stößt. Der Schiebezapfen 28 besitzt einen Befestigungsabschnitt 29 mit einer Verzahnung, die zu der Verzahnung der Bohrung 10′ passend ausgebildet ist. Er ist in der Bohrung 10′ durch einen Sicherungsring 31′′ gegen Auszug gesichert. Eine Dichtmanschette 32′ ist mit ihrem großen Durchmesser am Außenteil 1′ des zweiten Gleichlauffestgelenkes 2 festgelegt und weist zunächst einen mit Falten versehenen Abschnitt und daran anschließend einen Über brückungsbereich auf, der die Hülse 20 vollständig überdeckt, so daß eine Befestigung auf dem rohrförmigen Wellenabschnitt 14 etwa im Bereich des Beginns des zweiten Anschlußelements 16 er folgt. Die beiden Gleichlauffestgelenke 1, 2 unterscheiden sich hinsichtlich ihrer Anschlußelemente, wobei das dem ersten Gleichlauffestgelenk 1 zugeordnete Anschlußelement 7 mit einem flanschartigen Teil mit dem Außenteil 5 verbunden ist und einen Zapfen trägt, der beispielsweise zur Verbindung mit einer Radna be eines Fahrzeuges dient, während das zweite Gleichlauffestge lenk 2 ein Anschlußelement 7′ besitzt, das nach Art eines Ab schlußdeckels gestaltet ist und mit dem eine flanschartige Er weiterung aufweisenden Außenteil 5′ verbunden ist. Beide zu sammen dienen zur Verbindung mit einem Flansch, der beispiels weise dem Differential des Kraftfahrzeuges zugeordnet ist.

Bezugszeichenliste

1, 2 Gleichlaufdrehgelenk
3 Verbindungswelle
4 Längsachse
5, 5′ Außenteil
6, 6′ Außenlaufbahn
7, 7′ Anschlußelement
8, 8′ Innenteil
9, 9′ Innenlaufrillen
10, 10′ Bohrung
11, 11′ Käfig
12, 12′ Kugeln
13, 13′ Steuerelement
14 Wellenabschnitt
15 erstes Anschlußende
16 zweites Anschlußende
17 Mittelteil
18 Bohrung
19 Schiebeelement
22 Rillen
23 erster Bohrungsabschnitt
24 zweiter Bohrungsabschnitt
25 Kugeln
26 Käfig
27 Sicherungsring
28 Schiebezapfen
29 Befestigungsabschnitt
30 Laufrille
31, 31′, 31′′ Sicherungsring
32, 32′ Dichtmanschette

Claims

1. Gelenkwelle mit zwei Gleichlauffestgelenken (1, 2), mit jeweils einem Außenteil (5, 5′) mit Anschlußelementen (7, 7′), mit jeweils einem Innenteil (8, 8′), einem zwischen den Innenteilen (8, 8′) und den Außenteilen (5, 5′) an geordneten Käfig (11, 11′) zur Führung von ersten Kugeln (12, 12′), welche zur Drehmomentübertragung zwischen den Außenteilen (7, 7′) und Innenteilen (8, 8′) dienen, und mit einer Verbindungswelle (3), die einen rohrförmigen Wellen abschnitt (14) und ein Schiebeelement (19) umfaßt, welches eine Hülse (20), in der zweite Kugeln (25) entlang umfangs verteilter Rillen (22) verstellbar sind, zum Eingriff in entsprechende Laufrillen (30) eines mit dem Innenteil (8′) des zweiten Gleichlauffestgelenkes (2) verbundenen Schiebe zapfens (28) bestimmt sind, aufweist, wobei der rohrförmige Wellenabschnitt (14) mit der Hülse (20) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Wellenabschnitt (14) ein erstes und ein zweites Anschlußende (15, 16) und dazwischen ein Mittelteil (17) aufweist, wobei diese einstückig ausgeführt sind, die beiden Anschlußenden (15, 16) gegenüber dem Mittelteil (17) eine stärkere Wandung besitzen und auf der Außenfläche eine Verzahnung mit parallel zur Längsachse (4) verlaufenden Zähnen aufweisen und das erste Anschlußende (15) mit seiner Verzahnung in einer entsprechend verzahnten Bohrung (10) des Innenteils (8) des ersten Gleichlaufgelenkes (1) dreh fest einsitzt, daß ferner die Hülse (20) einstückig ausge bildet ist und einen Schiebeabschnitt (21) mit eingeformten und parallel zur Längsachse (4) verlaufenden Rillen (22) sowie einen daran anschließenden ersten (23) und daran wiederum anschließenden zweiten Bohrungsabschnitt (24) aufweist, wobei der zweite Bohrungsabschnitt (24) mit einer Verzahnung versehen ist, welche parallel zur Längsachse (4) verlaufende Zähne besitzt und in welcher der rohrförmige Wellenabschnitt (14) mit seinem entsprechend verzahnten zweiten Anschlußende (15) drehfest aufgenommen ist.

2. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebezapfen (28) mittels eines verzahnten Be festigungsabschnittes (29) in einer verzahnten Bohrung (10′) des Innenteils (8′) des zweiten Gleichlauffestgelen kes (2) einsitzt.