DE19952245A1 - Teleskopwelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Teleskopwelle, wie sie beispielsweise in einer Verbindungswelle zwischen zwei Gelenken einer Gelenkwelle eingesetzt werden kann. Sie weist ein Außenteil 6 und ein Innenteil 12 und zwischen beiden einen Käfig 15 auf. In der Innenfläche des Außenteils 6 sind Außenlaufrillen 10, die sich parallel zur Längsachse 5 erstrecken, angeordnet. In dem in das Außenteil 6 eintauchenden Innenteil 12 sind Innenlaufrillen 14 umfangsverteilt angeordnet. Die Anzahl der Außenlaufrillen 10 ist doppelt so hoch wie die Anzahl der Innenlaufrillen 14, so daß das Außenteil 6 günstigere Querschnittsverhältnisse für das Härten aufweist. Es werden geringere Härteverzüge erzielt, so daß die erforderlichen Funktionsspiele für die zwischen sich gegenüberliegenden Außenlaufrillen 10 und Innenlaufrillen 14 aufgenommen und mittels eines Käfigs 15 geführten Kugeln 17, die eine Relativverstellung von Außenteil 6 und Innenteil 12 zueinander zulassen und eine Drehmomentübertragung zwischen beiden bewirken, eingehalten werden können.

Description

Die Erfindung betrifft eine Teleskopwelle, insbesondere zur Ver­ bindung zweier Gelenke, welche ein Außenteil und ein Innenteil umfaßt, die mit Laufrillen versehen sind, von denen sich jeweils zwei gegenüberliegen und die zur axialen Verstellung der beiden Teile zueinander und zur Drehmomentübertragung zwischen beiden Kugeln aufnehmen.

In der DE 44 19 341 C1 ist eine Gelenkwelle mit einer Verbin­ dungswelle zur Verbindung zweier Gleichlaufgelenke beschrieben, in welche eine Teleskopwelle bzw. ein Teleskopwellenabschnitt integriert ist, der die bei Winkelveränderungen der Gelenke auf­ tretenden Längenänderungen ausgleicht. Diese umfaßt ein Außen­ teil in Form einer Hülse und ein Innenteil in Form eines Zapfen­ abschnittes. Das Innenteil taucht in eine Bohrung des Außentei­ les in Richtung der gemeinsamen Längsachse beider Teile ver­ stellbar ein. In der Bohrung des Außenteils sind parallel zur Längsachse verlaufende Außenlaufrillen umfangsverteilt angeord­ net. In der Außenfläche des Innenteils sind, den Außenlaufrillen gegenüberliegend Innenlaufrillen vorhanden. Außenlaufrillen und Innenlaufrillen sind mit gleicher Teilung um die Längsachse ver­ teilt angeordnet. Jedes Paar von Innenlaufrillen und Außenlauf­ rillen nimmt mehrere Kugeln auf, die zur Drehmomentübertragung dienen und eine Wälzkörperführung zur relativen Verstellung von Außenteil und Innenteil in Richtung der Längsachse bilden. Für die konstruktive Auslegung einer Teleskopwelle bzw. eines Teles­ kopwellenabschnittes ist das Innenteil das für die Teilung der Innenlaufrillen, die Größenbemessung und Anzahl der Kugeln be­ stimmende Teil unter Berücksichtigung des zu übertragenden Dreh­ momentes bzw. der auftretenden Spitzenbelastungen bei einem vor­ gegebenen Anwendungsfall, beispielsweise bei einer Antriebswelle für ein Kraftfahrzeug. Damit ist auch die Teilung für die Außen­ laufrillen in der Bohrung des Außenteils festgelegt. Da die Au­ ßenlaufrillen jedoch auf einem größeren Durchmesser angeordnet sind als die Innenlaufrillen, ergeben sich jeweils zwischen zwei Außenlaufrillen Stege, in denen aufgrund des größeren Umfangs­ abstandes der Außenlaufrillen größere Materialmassen angehäuft sind als zwischen den in Umfangsrichtung dicht aufeinanderfol­ genden Innenlaufrillen des Innenteils. Dies bedeutet für das Au­ ßenteil, daß aufgrund der ungünstigen Verteilung beim Härten Verzüge eintreten, die eine Nachbearbeitung erfordern. Grobe To­ leranzen können nicht zugelassen werden, da ein Drehspiel oder sich entlang des Verstellweges ändernde Widerstände gegen Ver­ schiebung nicht akzeptabel sind, da sie die Funktion beeinträch­ tigen. Die Nachbearbeitung erhöht die Kosten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Teleskopwelle zu schaffen, die so gestaltet ist, daß beim Härten keine Verzüge auftreten oder diese so minimiert sind, daß die gewünschten Funktionsspiele ohne Nachbearbeitung gewährleistet sind und wel­ che kostengünstig herstellbar ist.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Teleskopwelle mit einem Außenteil, das eine Längsachse, eine auf der Längsachse zentrierte Bohrung, eine Anzahl von gleichmäßig um die Längs­ achse verteilten und parallel zur Längsachse in der Wandung der Bohrung angeordneten Außenlaufrillen und in dem Längenabschnitt, der die Außenlaufrillen aufweist, eine kreiszylindrische Außen­ fläche besitzt, mit einem Innenteil, das in die Bohrung des Au­ ßenteils eintaucht, dessen Längsachse im montierten Zustand mit der des Außenteils zusammenfällt, und das in seiner Außenfläche gleichmäßig um die Längsachse verteilte und parallel dazu ver­ laufende Innenlaufrillen aufweist, deren Anzahl der halben oder einem Drittel der Anzahl der Außenlaufrillen entspricht und die Innenlaufrillen jeweils jeder zweiten oder dritten der umfangs­ verteilten Außenlaufrillen gegenüberliegen und damit Paare bil­ den, und mit Kugeln, die jeweils zu mehreren in einem Paar von Außenlaufrillen und Innenlaufrillen abwälzend angeordnet sind, gelöst.

Von Vorteil dabei ist, daß durch die geringeren Wanddickenunter­ schiede, also durch eine gleichmäßigere Massenverteilung und symmetrische Gestaltung beim Härten praktisch keine Verzüge auf­ treten. Eine Nachbearbeitung entfällt. Darüber hinaus wird das Außenteil leichter, so daß die zu beschleunigenden bzw. die zu verzögernden Massen geringer werden. Im Außenteil sind daher entweder Außenlaufrillen in einer Anzahl anzuordnen, die durch 3 und/oder 2 teilbar ist und eine ganzzahlige Anzahl für die Au­ ßenlaufrillen ergibt.

Vorzugsweise ist vorgesehen, daß ein Käfig, der hülseförmig ge­ staltet ist, zwischen der Außenfläche des Innenteils und der Wandung der Bohrung des Außenteils angeordnet ist und daß der Käfig radiale Durchbrüche aufweist, in denen die Kugeln aufge­ nommen sind und aus denen sie nach innen und außen zum Eingriff in die jeweils ein Paar bildenden Außenlaufrillen und Innen­ laufrillen austreten.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn das Außenteil mit den Außenlaufrillen durch Formrundkneten mit einem die In­ nenkontur des Außenteils aufweisenden Innenwerkzeug, ausgehend von einem Rohr, hergestellt ist. Die spanlose Herstellung führt zu guten Oberflächen, wobei die Einhaltung enger Toleranzen bei hoher Wiederholgenauigkeit gegeben ist. Es stellt sich darüber hinaus eine günstige Gefügestruktur ein und die Herstellkosten sind niedrig.

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

Es zeigt

Fig. 1 eine Übersichtszeichnung einer Gelenkwelle mit zwei Gleichlaufgelenken an den Enden und einer Verbindungswelle, die einen erfindungsgemäßen Teleskopwellenabschnitt enthält,

Fig. 2 den Teleskopwellenabschnitt im vergrößerten Maß­ stab im Längsschnitt und

Fig. 3 einen Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II von Fig. 2 im nochmals vergrößerten Maßstab.

In Fig. 1 ist eine Gelenkwelle mit einem ersten Gelenk 1, einem zweiten Gelenk 2 und einer Verbindungswelle 3, die die beiden Gelenke 1 und 2 zur Drehmomentübertragung verbindet, darge­ stellt. In die Verbindungswelle 3 ist eine Teleskopwelle 4 in Form eines Abschnittes der Verbindungswelle integriert. Die in Fig. 1 dargestellte Gelenkwelle dient beispielsweise als Sei­ tenwelle zum Antrieb der Räder eines Personenkraftwagens und verbindet das Differentialgetriebe mit dem Rad. Die sich beim und Ein- und Ausfedern der Räder einstellenden Lageveränderungen führen zu sich ändernden Beugewinkeln bei den Gelenken 1 und 2. Daraus resultiert darüber hinaus eine Abstandsänderung zwischen den Beugezentren der beiden Gelenke 1 und 2, die durch die Tele­ skopwelle 4 ausgeglichen werden. Die Teleskopwelle 4 muß also Längenänderungen zulassen und darüber hinaus ein Drehmoment übertragen.

Die Erfindung ist aber auch auf andere Gestaltungen von Gelenk­ wellen als die dargestellte anwendbar. So ist beispielsweise die Teleskopwelle 4 in Gelenkwellen verwendbar, bei denen die Gelen­ ke nicht als Gleichlaufgelenke gestaltet sind, sondern bei­ spielsweise Kreugelenke darstellen. Die erfindungsgemäße Tele­ skopwelle 4 wird nachfolgend anhand der Fig. 2 und 3 näher beschrieben.

Die Teleskopwelle 4 umfaßt ein Außenteil 6. Dieses kann bei­ spielsweise über ein angeschlossenes Rohr oder durch eine ent­ sprechende Längenausbildung so gestaltet sein, daß es mit einem der beiden Gelenke aus Fig. 1 verbunden werden kann. Die Längs­ achse des Außenteiles 6 bzw. der gesamten Teleskopwelle 4 ist mit 5 bezeichnet. Das Außenteil 6 besitzt einen Abschnitt, der mit einer Bohrung 9 versehen ist, die auf der Längsachse 5 zen­ triert ist und in deren Wandung umfangsverteilt Außenlaufrillen 10 angeordnet sind, die sich parallel zur Längsachse 5 erstrec­ ken. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, sind insgesamt zwölf solcher Außenlaufrillen 10 vorgesehen, die jeweils im Querschnitt eine kurvenförmige Vertiefung darstellen. Die Außen­ laufrillen 10 sind um die Längsachse 5 gleichmäßig verteilt an­ geordnet. Die Außenfläche 7 des Außenteiles 6 ist im wesentli­ chen kreiszylindrisch gestaltet. Es können ein oder mehrere Ver­ tiefungen in Form von Ringnuten 8 vorgesehen sein, die bei­ spielsweise zur Festlegung eines Faltenbalges dienen. Das Außen­ teil 6 ist durch Formrundkneten mit einem Innenwerkzeug herge­ stellt, welches die Kontur der Außenlaufrillen 10 und der je­ weils dazwischen befindlichen Stege enthält. Mit dem Formrund­ kneten wird, ausgehend von einem Rohr, auf einfache Weise durch spanlose Bearbeitung eine hohe Formgenauigkeit erzielt. Dabei wird auch eine günstige Gefügestruktur erreicht.

In die Bohrung 9 des Außenteils ist ein Einsatz 11 eingesetzt, der den mit Außenlaufrillen 10 versehenen Abschnitt zu dem rohr­ förmig gestalteten Abschnitt abgrenzt.

In die Bohrung 9 taucht ein Innenteil 12 ein, dessen Längsachse mit der Längsachse 5 im montierten Zustand zusammenfällt. In der Außenfläche 13 des Innenteiles 12 befinden sich umfangsverteilte und parallel zur Längsachse 5 verlaufende Innenlaufrillen 14. Das Innenteil 12 ist als Massivteil dargestellt, kann aber auch als Hohlzapfen gestaltet sein und ist beispielsweise mit einem der Gelenke gemäß Fig. 1 drehfest verbunden.

Während das Außenteil 6 insgesamt zwölf Außenlaufrillen 10 auf­ weist, besitzt das Innenteil 12 nur sechs Innenlaufrillen 14 (= halbe Anzahl der Außenlaufrillen). Es kann aber auch je nach zu übertragendem Drehmoment nur vier Innenlaufrillen aufweisen, was einem Drittel der Anzahl der Außenlaufrillen entspricht. Diese Innenlaufrillen 14 sind gleichmäßig in der Außenfläche 13 ver­ teilt angeordnet, so daß jeweils eine Innenlaufrille 14 einer Außenlaufrille 10 gegenüberliegt, wobei die jeweils gegenüber­ liegenden Innenlaufrillen 14 und Außenlaufrillen 10 ein Paar bilden. Der Außenfläche 13 des Innenteils im Bereich zwischen zwei Innenlaufrillen liegt/liegen jeweils eine oder zwei weitere Außenlaufrille(n) 10 gegenüber.

Im radialen Zwischenraum zwischen der Außenfläche 13 des Innen­ teils 12 und der Wandung der Bohrung 9 des Außenteiles 6 ist ein hülsenförmiger Käfig 15 angeordnet, der entsprechend den Paaren von Innenlaufrillen 14 und Außenlaufrillen 10 umfangsverteilt mit mehreren entlang der Längsachse 5 versetzten Durchbrüchen 16 versehen ist. Die Durchbrüche 16 dienen zur Aufnahme von Kugeln 17, die radial nach innen und außen aus den Durchbrüchen 16 vor­ ragen und in die jeweils ein Paar bildenden Innenlaufrillen 14 und Außenlaufrillen 10 eingreifen. Aus Fig. 3 ist erkenntlich, daß damit nur jede zweite Außenlaufrille 10 durch Kugeln 17 be­ setzt ist. Hierdurch wird eine gleichmäßigere Massenverteilung im Außenteil 6 erzielt, so daß, nachdem die Außenlaufrillen 10 im Außenteil 6 gehärtet sind, praktisch keine Verzüge gegeben sind und die für die Funktion erforderlichen Toleranzen einge­ halten werden können.

Bezugszeichenliste

1

erstes Gelenk

2

zweites Gelenk

3

Verbindungswelle

4

Teleskopwelle

5

Längsachse

6

Außenteil

7

Außenfläche

8

Ringnut

9

Bohrung

10

Außenlaufrillen

11

Einsatz

12

Innenteil

13

Außenfläche

14

Innenlaufrillen

15

Käfig

16

Durchbruch

17

Kugeln

Claims (3)

1. Teleskopwelle, insbesondere zur Verbindung einer Gelenkwelle,
mit einem Außenteil (6),
das eine Längsachse (5), eine auf der Längsachse (5) zen­ trierte Bohrung (9), eine Anzahl von gleichmäßig um die Längsachse (5) verteilten und parallel zur Längsachse (5) in der Wandung der Bohrung (9) angeordneten Außenlaufrillen (10) und in dem Längenabschnitt, der die Außenlaufrillen (10) aufweist, eine kreiszylindrische Außenfläche (7) be­ sitzt,
mit einem Innenteil (12),
das in die Bohrung (9) des Außenteils (6) eintaucht, dessen Längsachse (5) im montierten Zustand mit der des Außenteils (6) zusammenfällt, und das in seiner Außenfläche (13) gleichmäßig um die Längsachse (5) verteilte und parallel dazu verlaufende Innenlaufrillen (14) aufweist, deren An­ zahl der halben oder einem Drittel der Anzahl der Außen­ laufrillen (10) entspricht und die Innenlaufrillen (14) je­ weils jeder zweiten oder dritten der umfangsverteilten Au­ ßenlaufrillen (10) gegenüberliegen und damit Paare bilden, und
mit Kugeln (17),
die jeweils zu mehreren in einem Paar von Außenlaufrillen (10) und Innenlaufrillen (14) abwälzend angeordnet sind.

2. Teleskopwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Käfig (15), der hülseförmig gestaltet ist, zwischen der Außenfläche (13) des Innenteils (12) und der Wandung der Bohrung (9) des Außenteils (6) angeordnet ist und daß der Käfig (15) radiale Durchbrüche (16) aufweist, in denen die Kugeln (17) aufgenommen sind und aus denen sie nach in­ nen und außen zum Eingriff in die jeweils ein Paar bilden­ den Außenlaufrillen (10) und Innenlaufrillen (14) austre­ ten.

3. Teleskopwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Außenteil (6) mit den Außenlaufrillen (10) durch Formrundkneten mit einem die Innenkontur des Außenteils (6) aufweisenden Innenwerkzeug, ausgehend von einem Rohr, her­ gestellt ist.