DE19952245C2 - Teleskopwelle - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Teleskopwelle, insbesondere zur Verbindung zweier Gelenke, welche ein Außenteil und ein Innen­ teil umfasst, die mit Laufrillen versehen sind, von denen sich jeweils zwei gegenüberliegen und die zur axialen Verstellung der beiden Teile zueinander und zur Drehmomentübertragung zwi­ schen beiden Kugeln aufnehmen, die von einem Käfig geführt sind.

In der DE 44 19 341 C1 ist eine Gelenkwelle mit einer Verbin­ dungswelle zur Verbindung zweier Gleichlaufgelenke beschrie­ ben, in welche eine Teleskopwelle bzw. ein Teleskopwellenab­ schnitt integriert ist. Diese gleichen die bei Winkelverände­ rungen der Gelenke auftretenden Längenänderungen aus. Die Te­ leskopwelle bzw. der Teleskopwellenabschnitt umfasst ein Au­ ßenteil in Form einer Hülse und ein Innenteil in Form eines Zapfenabschnittes. Das Innenteil taucht in eine Bohrung des Außenteiles in Richtung der gemeinsamen Längsachse beider Tei­ le verstellbar ein. In der Bohrung des Außenteils sind paral­ lel zur Längsachse verlaufende Außenlaufrillen umfangsverteilt angeordnet. In der Außenfläche des Innenteils sind, den Außen­ laufrillen gegenüberliegend Innenlaufrillen vorhanden. Außen­ laufrillen und Innenlaufrillen sind mit gleicher Teilung um die Längsachse verteilt angeordnet. Jedes Paar von Innenlauf rillen und Außenlaufrillen 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 Teleskopwellenabschnittes ist das In­ nenteil das für die Teilung der Innenlaufrillen, die Größenbe­ messung und Anzahl der Kugeln bestimmende Teil unter Berück­ sichtigung des zu übertragenden Drehmomentes bzw. der auftre­ tenden Spitzenbelastungen bei einem vorgegebenen Anwendungs­ fall, beispielsweise bei einer Antriebswelle für ein Kraft­ fahrzeug. Damit ist auch die Teilung für die Außenlaufrillen in der Bohrung des Außenteils festgelegt. Da die Außenlaufril­ len jedoch auf einem größeren Durchmesser angeordnet sind als die Innenlaufrillen, ergeben sich jeweils zwischen zwei Außen­ laufrillen 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 Außenteil, dass aufgrund der ungünstigen Verteilung beim Här­ ten Verzüge eintreten, die eine Nachbearbeitung erfordern. Grobe Toleranzen können nicht zugelassen werden, da ein Dreh­ spiel oder sich entlang des Verstellweges ändernde Widerstände gegen Verschiebung nicht akzeptabel sind, da sie die Funktion beeinträchtigen. Die Nachbearbeitung erhöht die Kosten.

Die GB 1 216 142 beschreibt einen Teleskopwellenabschnitt für eine Gelenkwelle, welcher ein Außenteil, ein Innenteil sowie dazwischen angeordnete Kugelreihen aufweist. In einer Längs­ bohrung des Außenteils sind parallel zur Längsachse Außenlauf­ rillen angeordnet. Das Außenteil weist eine kreiszylindrische Außenfläche auf. An den beiden Enden der Außenlaufrillen sind Kappen angeordnet, welche zwei benachbarte Außenlaufrillen miteinander verbinden und zur Umleitung der Kugeln dienen. Jeweils zwei Außenlaufrillen liegt eine Nut im Innenteil gegen­ über, wobei zwei benachbarte Nuten durch Stege verbunden sind. Diese Stege bilden Schultern, die Laufflächen für die Kugeln aufweisen. In jeder Nut des Innenteils sind also zwei Kugel­ reihen des Außenteils aufgenommen. Jeweils nur eine der in ei­ ner Nut aufgenommenen Kugelreihen überträgt je Drehrichtung ein Drehmoment. Die Kugeln der anderen Reihe, die zu der glei­ chen Nut gehört, sind lastfrei. Diese übertragen jedoch ein Drehmoment bei Drehrichtungsänderung. Aufgrund dieser Anord­ nung ist jede Außenlaufrille mit Kugeln besetzt. Darüber hin­ aus ist jede Nut im Innenteil zweifach mit Kugeln besetzt. Aufgrund dieser Anordnung kann keine kompakte Bauweise erzielt werden. Es sind je Drehrichtung weniger als die Hälfte der Ku­ geln an der Drehmomentübertragung beteiligt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Teleskopwelle zu schaffen, die so gestaltet ist, dass beim Härten keine Ver­ züge auftreten oder diese so minimiert sind, dass die ge­ wünschten Funktionsspiele ohne Nachbearbeitung gewährleistet sind und welche kostengünstig herstellbar ist.

Gelöst wird die Aufgabe erfindungsgemäß durch eine Teleskop­ welle, insbesondere für eine Gelenkwelle,
mit einem Außenteil,
das eine Längsachse, eine auf der Längsachse zentrierte Boh­ rung, eine Anzahl von gleichmäßig um die Längsachse verteilten und parallel zur Längsachse in der Wandung der Bohrung ange­ ordneten Außenlaufrillen und in dem Längenabschnitt, der die Außenlaufrillen aufweist, eine kreiszylindrische Außenfläche besitzt,
mit einem Innenteil,
das in die Bohrung des Außenteils eintaucht, dessen Längsachse im montierten Zustand mit der des Außenteils zusammenfällt, und das in seiner Außenfläche gleichmäßig um die Längsachse verteilte und parallel dazu verlaufende Innenlaufrillen auf­ weist, deren Anzahl der halben oder einem Drittel der Anzahl der Außenlaufrillen entspricht und die Innenlaufrillen jeweils jeder zweiten oder dritten der umfangsverteilten Außenlaufril­ len gegenüberliegen und damit Paare bilden,
mit Kugeln,
die jeweils zu mehreren in einem Paar von Außenrillen und In­ nenlaufrillen abwälzend angeordnet sind, und
mit einem Käfig,
der hülseförmig gestaltet ist, der zwischen der Außenfläche des Innenteils und der Wandung der Bohrung des Außenteils an­ geordnet ist und der radiale Durchbrüche aufweist, in denen die Kugeln aufgenommen sind und aus denen die Kugeln nach in­ nen und außen zum Eingriff in die jeweils ein Paar bildenden Außenlaufrillen und Innenlaufrillen austreten.

Von Vorteil dabei ist, dass durch die geringeren Wanddickenun­ terschiede, also durch eine gleichmäßigere Massenverteilung und symmetrische Gestaltung beim Härten praktisch keine Verzü­ ge auftreten. 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 anzuord­ nen, die durch 3 und/oder 2 teilbar ist und eine ganzzahlige Anzahl für die Außenlaufrillen ergibt.

Besonders günstige Verhältnisse ergeben sich, wenn das Außen­ teil mit den Außenlaufrillen durch Formrundkneten mit einem die Innenkontur des Außenteils aufweisenden Innenwerkzeug, ausgehend von einem Rohr, hergestellt ist. Die spanlose Her­ stellung führt zu guten Oberflächen, wobei die Einhaltung en­ ger 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 den Zeichnungen 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 Maßstab 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, ei­ nem zweiten Gelenk 2 und einer Verbindungswelle 3, die die beiden Gelenke 1 und 2 zur Drehmomentübertragung verbindet, dargestellt. In die Verbindungswelle 3 ist eine Teleskopwelle 4 in Form eines Abschnittes der Verbindungswelle integriert. Die in Fig. 1 dargestellte Gelenkwelle dient beispielsweise als Seitenwelle zum Antrieb der Räder eines Personenkraftwa­ gens und verbindet das Differentialgetriebe mit dem Rad. Die sich beim und Ein- und Ausfedern der Räder einstellenden Lage­ veränderungen führen zu sich ändernden Beugewinkeln bei den Gelenken 1 und 2. Daraus resultiert darüber hinaus eine Ab­ standsänderung zwischen den Beugezentren der beiden Gelenke 1 und 2, die durch die Teleskopwelle 4 ausgeglichen werden. Die Teleskopwelle 4 muss also Längenänderungen zulassen und dar­ über hinaus ein Drehmoment übertragen.

Die Erfindung ist aber auch auf andere Gestaltungen von Ge­ lenkwellen als die dargestellte anwendbar. So ist beispiels­ weise die Teleskopwelle 4 in Gelenkwellen verwendbar, bei de­ nen die Gelenke nicht als Gleichlaufgelenke gestaltet sind, sondern beispielsweise Kreuzgelenke darstellen. Die erfin­ dungsgemäße Teleskopwelle 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 ei­ nem der beiden Gelenke aus Fig. 1 verbunden werden kann. Die Längsachse 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 zentriert ist und in deren Wandung umfangsverteilt Außenlauf­ rillen 10 angeordnet sind, die sich parallel zur Längsachse 5 erstrecken. Wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich, sind insgesamt zwölf solcher Außenlaufrillen 10 vorgesehen, die je­ weils im Querschnitt eine kurvenförmige Vertiefung darstellen. Die Außenlaufrillen 10 sind um die Längsachse 5 gleichmäßig verteilt angeordnet. Die Außenfläche 7 des Außenteiles 6 ist im wesentlichen kreiszylindrisch gestaltet. Es können ein oder mehrere Vertiefungen in Form von Ringnuten 8 vorgesehen sein, die beispielsweise zur Festlegung eines Faltenbalges dienen. Das Außenteil 6 ist durch Formrundkneten mit einem Innenwerk­ zeug hergestellt, welches die Kontur der Außenlaufrillen 10 und der jeweils dazwischen befindlichen Stege enthält. Mit dem Formrundkneten wird, ausgehend von einem Rohr, auf einfache Weise durch spanlose Bearbeitung eine hohe Formgenauigkeit er­ zielt. 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 rohrförmig gestalteten Abschnitt abgrenzt.

In die Bohrung 9 taucht ein Innenteil 12 ein, dessen Längsach­ se mit der Längsachse 5 im montierten Zustand zusammenfällt. In der Außenfläche 13 des Innenteiles 12 befinden sich um­ fangsverteilte und parallel zur Längsachse 5 verlaufende In­ nenlaufrillen 14. Das Innenteil 12 ist als Massivteil darge­ stellt, 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 aufweist, besitzt das Innenteil 12 nur sechs Innenlaufrillen 14 (= halbe Anzahl der Außenlaufrillen). Es kann aber auch je nach zu übertragendem Drehmoment nur vier Innenlaufrillen auf­ weisen, was einem Drittel der Anzahl der Außenlaufrillen ent­ spricht. Diese Innenlaufrillen 14 sind gleichmäßig in der Au­ ßenfläche 13 verteilt angeordnet, so dass jeweils eine Innen­ laufrille 14 einer Außenlaufrille 10 gegenüberliegt, wobei die jeweils gegenüber-liegenden Innenlaufrillen 14 und Außenlauf­ rillen 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 In­ nenteils 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 um­ fangsverteilt 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 vorragen und in die jeweils ein Paar bil­ denden Innenlaufrillen 14 und Außenlaufrillen 10 eingreifen. Aus Fig. 3 ist erkenntlich, dass damit nur jede zweite Außen­ laufrille 10 durch Kugeln 17 besetzt 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 eingehalten 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 (2)

1. Teleskopwelle, insbesondere für eine 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 Außenlaufril­ len (10) und in dem Längenabschnitt, der die Außenlauf­ rillen (10) aufweist, eine kreiszylindrische Außenfläche (7) besitzt,
mit einem Innenteil (12),
das in die Bohrung (9) des Außenteils (6) eintaucht, des­ sen Längsachse (5) im montierten Zustand mit der des Au­ ßenteils (6) zusammenfällt, und das in seiner Außenfläche (13) gleichmäßig um die Längsachse (5) verteilte und pa­ rallel dazu verlaufende Innenlaufrillen (14) aufweist, deren Anzahl der halben oder einem Drittel der Anzahl der Außenlaufrillen (10) entspricht und die Innenlaufrillen (14) jeweils jeder zweiten oder dritten der umfangsver­ teilten Außenlaufrillen (10) gegenüberliegen und damit Paare bilden,
mit Kugeln (17),
die jeweils zu mehreren in einem Paar von Außenlaufrillen (10) und Innenlaufrillen (14) abwälzend angeordnet sind, und
mit einem Käfig (15),
der hülsenförmig gestaltet ist, der zwischen der Außenflä­ che (13) des Innenteils (12) und der Wandung der Bohrung (9) des Außenteils (6) angeordnet ist und der radiale Durchbrüche (16) aufweist, in denen die Kugeln (17) auf­ genommen sind und aus denen die Kugeln nach innen und au­ ßen zum Eingriff in die jeweils ein Paar bildenden Außen­ laufrillen (10) und Innenlaufrillen (14) austreten.

2. 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, hergestellt ist.