DE2121003C3 - Gelenkwelle, insbesondere zum Antrieb der Räder eines Kraftfahrzeuges - Google Patents
Gelenkwelle, insbesondere zum Antrieb der Räder eines KraftfahrzeugesInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle, insbesondere zum Antrieb der Räder eines Kraftfahrzeugs, die an
beiden Enden je einen quer zur Gelenkwellcnachse angeordneten Bolzen aufweist, wobei auf jedem dieser
beiden Bolzen je zwei mittels einer Wälzlagcrung gelagerten Rollen vorgesehen sind, die zur Übertragung
des Drehmoments in Nuten eines äußeren Gelenkieils in Achsrichtung der Welle abwälzbar angeordnet sind.
Solche Gelenkwellen haben den Vorzug, die Drehbewegung bei allen Beugungswinkeln gleichförmig zu
übertragen, wenn die Beugungswinkel der treibenden und der getriebenen Welle relativ zur Gelenkwelle
gleich groß sind, und wenn diese beiden Wellen zusammen mit der Gelenkwelle in einer Ebene liegen. Da es
nicht schwierig ist, bei Kraftfahrzeugen mit Hinterradantrieb und Einzelradaufhängung diese Bedingungen
zumindest mit einer ausreichenden Näherung zu erfül- is
len, eignen sich solche Gelenkwellen gut für den Antrieb von nicht gelenkten Rädern, die einzeln entweder
mit Hilfe von zwei parallelogrammartig angeordneten Querlenkern oder mittels eines Schräglenkers am Fahrgestell
federnd aufgehängt sind. .*"
Während also die kinematischen Probleme gelöst sind, bereitet es noch immer Schwierigkeiten, mit solchen
Gelenkwellen die hohen Ansprüche zu erfüllen, welche die Automobilindustrie in bezug auf den Wirkungsgrad
und die axiale Verschiebbarkeit der Gelenke s.s stellt. Um den hohen Stand der Technik zu erreichen,
den Gleichlauf-Verschicbegelenke gemäß der deutschen
Auslcgeschrift 12 29 343 bezüglich des Wirkungsgrades
und der axialen Verschiebbarkeit haben, genügt es nicht, die beiden zur Übertragung des Drehmoments '■"
vorgesehenen und in Nuten eines äußeren Gelenktcils abwälzbar angeordneten Rollen mittels einer heute üblichen
Wälzlagerung zu lagern, wie sie beispielsweise in der US-PS 30 08 311 dargestellt und beschrieben ist.
Zu der in der deutschen Auslegeschrift 12 29 343 be- fts
schriebenen Neuentwicklung ist es gekommen, weil eine deutsche Automobilfabrik feststellen mußte, daß
keine der von der Zubehörindustric angebotenen Gelenkwellen den Anforderungen gerecht wurde, die sie
anläßlich der Entwicklung eines neuen Fahrzeuglyps in
bezug auf einen hohen Übertragungswirkungsgrud und eine minimale Federverhärtung beim Durchfedern der
angetriebenen Räder stellte. Inzwischen hat die Fachwelt anerkannt, daß diese beiden Kriterien bei Gleichlauf-Verschiebegelenken
nach der deutschen Auslegeschrift 12 29 343 tatsächlich erheblich besser gelöst sind
als bei allen bis jetzt bekanntgewordenen Ausführungsformen. Man weiß aber auch, daß diese bessere Funktion
mit einem größeren Aufwand an Gewicht und Herstellungskosten erkauft wird.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Gelenkwellen
der eingangs beschriebenen Art so zu verbessern und weiterzuentwickeln, daß ihre Gelenke den hohen
Übertragungswirkungsgrad und die minimale Federverhärtung des vorgenannten Standes der Technik
erreichen, ohne jedoch dessen Nachteile in bezug auf das Gewicht und die Herstellungskosten zu haben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die wirksame Lagerlänge der Wälzlagcrung
an den Bolzen länger ist als die wirksame Lagerlänge in den Rollen, so daß sowohl am Außendurchmesser des
Bolzens als auch in der Bohrung der Rolle die Hertzsche Pressung etwa gleich groß ist. Nach einem weiteren
Kennzeichen der Erfindung sind die wirksame Lagerlänge am Bolzen und die wirksame Lagrrlänge in
der Rolle zueinander axial versetzt, und zwar so, daO der äußere Abstand größer ist als der innere.
Der mit der Erfindung erzielte Hauptvorteil bestehl insbesondere darin, daß die der Erfindung zugrunde liegende
Aufgabe mit einfachen Mitteln und ohne eine Erhöhung des Gewichts und der Herstellungskosten
gelöst wird. Da die einfache und reparaturfreundlichc Grundkonstruktion von Gelenkwellen der eingangs beschriebenen
Art voll erhalten bleibt, und da solche Gelenkwellen leichter und billiger sind als Gelenkwelle!"
mit Gleichlauf-Verschiebegelenken gemäß der deutschen Auslegeschrift 12 29 343, ergeben sich beachtliche
Vorteile in technischer und wirtschaftlicher Bezie hung.
In den Zeichnungen sind Ausführungsbeispicle dargestellt,
die im folgenden näher beschrieben werden.
F i g. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Gelenkwelle teils in Ansicht und teils im Schnitt, bei der die an bei
den Enden parallel und fluchtend angeordneten Bolzcr lösbar mit der Gelenkwelle verbunden sind, für ein ma
ximales Betriebsdrehmoment von etwa lOOOOkpcm etwa im Maßstab 1 : 2;
F i g. 2 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine Ge lenkwellc gemäß F i g. 1 etwa im Maßstab 1:1;
F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch F i g. 2;
F i g. 4 zeigt eines der beiden Enden der Gelenkwelle mit dem lösbar verbundenen Bolzen;
F i g. 5 zeigt eine andere Ausführungsform der erfin
dungsgemäßen Gelenkwelle, bei der die an beiden En den parallel und fluchtend angeordneten Bolzen durcr
Einpressen fest mit der Gelenkwelle verbunden sind für ein maximales Betricbsdrehmomcnt von etw;
10 000 kpem. etwa im Maßstab 1:1;
F i g. 6 zeigt einen Teillängsschnitt durch ein äußere!
Gclcnkteil gemäß F i g. 5;
F i g. 7 zeigt einen Teilschnitt durch eine das Dreh moment übertragende Rolle gemäß I- i g. 5, etwa irr
Maßstab 4:1;
F i g. 8 zeigt einen Querschnitt durch ein äußeres Ge
lenkteil gemäß F i g. 5;
F i g. 9 zeigt einen Tcilschnitt durch eine das Dreh
moment übertragende Rolle gemäß F i g. 3 im entlasteten Zustand, etwa im Maßstab 7:1;
Fig. 10 zeigt den gleichen Teilschnitt Λ-ic F i g. 9. jedoch
im belasteten und rotierenden Zustand;
F i g. 11 zeigt einen Teilquerschnitt durch F i g. 10;
Fig. 12 zeigt eine schematische Darstellung eines Allradantriebs für ein Kraftfahrzeug mit zwei sparren
Achsen, bei dem für die drehfeste Verbindung des Zwischengetricbes
mit den Achsen Gelenkwellen gemäß F i g. 5 verwendet werden;
Fig. 13 zeigt eine Ansicht der Fig. 12 von hinten
mit zwei verschiedenen Stellungen der Starrachse; links in normal belasteter Stellung und rechts in voll
durehgefederter Stellung:
Fig. 14 zeigt eine schematische Darstellung einer Hinterachse für ein Kraftfahrzeug mit Einzelradaufhängung,
bei der die drehfestc Verbindung des Ausgleichsgetriebes mit den Antriebsrädern mit Hilfe von
Gelenkwellen gemäß F i g. 1 erfolgt;
Fig. 15 zeigt ein Diagramm mit den Temperaturwerten,
die bei Prüfstandsversuchen mit Gelenkwellen verschiedener Systeme in Abhängigkeit von Einschlagwinkel.
Drehmoment. Drehzahl und Laufzeit gemessen worden sind.
Die in den F i g. 1 bis 4 dargestellte Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Gelenkwelle ist für die drehfeste Verbindung des Ausgleichsgetriebes mit den Antriebsrädern
eines Kraftfahrzeugs mit einer Hinterachse mit Einzelradaufhängung bestimmt. Die Gelenkwelle
6 weist an beiden Enden je einen quer zur Gelenkwellcnachsc
angeordneten Bolzen 5 auf. Auf jedem dieser beiden Bolzen, die parallel und fluchtend angeordnet
sind, sind je zwei Rollen 8 mittels einer Rollenlagerung 9 drehbar gelagv_,t. Zur Übertragung des Drehmoments
sind die Rollen 8 in Nuten 7 eines äußeren Gelenktcils 3 axial verschiebbar eingebettet. Der Vcrschiebeweg
4 ist wegen der beim Durchfedern auftretenden Längenveränderung von 36 auf 37 crfordcr'ich.
Er kann durch eine entsprechende Ausbildung des äußeren Gelenkteils 3 beliebig lang gehalten werden. Die
Begrenzung des Verschiebeweges 4 erfolgt mit Hilfe von Puffern 10, die aus einem elastisch verformbaren
Werkstoff, beispielsweise Polyurethan, bestehen und daher ohne l.ärmentwicklung gegen eine mit dem äußeren
Gelenkteil fest verbundene Wand 2 sehlagen. Über die Wellen 1, die an beiden Enden der Gelenkwelle
mit den äußeren Gelenkteilen 3 fest verbunden sind, wird die drehfeste Verbindung des Ausgleichgetriebes
mit den Antriebsrädern hergestellt. Wenn die Beugungswinkel 34 und 35 gleich groß sind, und wenn
die beiden Wellen 1 zusammen mit der Gelenkwelle 6 in einer Ebene liegen, eine Bedingung, die bei allen Systemen
von Einzelradaufhängungen zumindest mit einer ausreichenden Näherung erfüllt werden kann,
dann wird die Drehbewegung gleichförmig übertragen.
Die in den F i g. 5 bis 8 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Gelenkwelle ist für die drehfeste
Verbindung des Motors bzw. des Gcschwindigkcitswechselgetriebes bzw. des Zwischengetriebes mit dem
Ausgleichsgetriebe einer Antriebsachse bestimmt. Die beiden parallel und fluchtend angeordneten Bolzen 12
sind in die Gelenkwelle 13, 16 fest eingepreßt, und die Rollen 17 sind zur Übertragung des Drehmoments in
Nuten 18 eines äußeren Gelenktcils 38 axial verschiebbar eingebettet. Il ist die mit dem äußeren Gelenkteil
18 fest verbundene Wand, gegen die der PuIfer 10 zur
Begrenzung des Verschiebeweges 4 schlägt. Wenn die Beugungswinkel 32 und 33 gleich groß sind, und wenn
die Gelenkwelle 16 zusammen mit der treibenden und der getriebenen Welle in einer Ebene liegen, dann wird
die Drehbewegung gleichförmig übertrager!. Im Gegensatz zu F i g. 14, wo sich beim Durchfedern eine
Verlängerung von 36 und 37 ergibt, tritt in F i g. 12 eine Verkürzung von 31 auf 30 auf.
LJm zu vermeiden, daß durch diese beim Durchfedern auftretenden Längenveränderungen eine Federverhärtung
und damit eine Beeinträchtigung des Fahrkomforts und der Fahrsicherheit eintritt, ist die Rollenlagerung
9 der Rollen 8, 17 in einer neuen bis jetzt nochi nicht bekannten Weise gestaltet. Die wirksame
Lagerlänge 14, 25 an den Bolzen 5, 12 ist länger als die wirksame Lagerlänge 15, 24 in den Rollen 8, 17. Das
Verhältnis dieser verschiedenen Lagerlängen zueinander sollte so sein, daß die Hertzschc Pressung der
Lagerrollen 9 am Außendurchjnesser 26 des Bolzens 5
so groß ist wie die in der Bohrung 23 der Rolle 8 auftretende Hertzsche Pressung. Da der Krümmungsradius
28 der Bohrung 23 der Rolle 8 gleichsinnig mit dem Krümmungsradius der Lagerrolle 9 verläuft, und da der
Radius 29 des Außendurchmessers 26 des Bolzens 5 eine Krümmung hat, die der der Lagerrollc 9 entgegengerichtet
ist, ist bei gleicher Hertzschcr Pressung die Lagerlänge 24 kürzer als die Lagerlänge 25. Daß es in
bezug auf die Funktion und auch bearbcitungstcchnisch richtig ist, die Lagerlänge 24 kürzer zu halten als die
Lagerlänge 25, ist leicht einzusehen. Die neue Lagergestaltung wird außerdem noch durch eine Betrachtung
über die Auswirkungen des Lagerspicls 19 zwischen dem Außendurchmesser 20 der Rolle 8 und der Nut 7
sowie des Lagerspiels 22 zwischen der Bohrung 23 der Rolle 8 und der Rollenlagerung 9 bestätigt. Durch diese
Lagcrspielc 19 und 22 entsteht nämlich unter Last eine Konizität 27, bei deren Würdigung offenbar wird, daß
die heute üblichen langen Lagerlängen sinnlos sind. Diese Konizität 27 ist auch Veranlassung zu dem Vorschlag,
die wirksame Lagerlänge 25 am Bolzen 5 und die wirksame Lagerlänge 24 in der Rolle 8 zueinander
axial zu versetzen, und zwar so, daß der äußere Abstand 39 größer ist als der innere 40. Hierdurch wird
verhindert, daß sich die Lagerrollen 9 unter dem Einfluß der Konizität 27 verschränken. Eine solche Verschränkung,
die man bei den heute üblichen Wälzlageriingcn
häufig beobachten kann, führt zu dem gefürchteten »Stieber«-Effekt, durch den das Lager blockiert
wird. Die Konizität 27, die in Fig. 10 zum besseren Verständnis übertrieben stark dargestellt ist. wird bei
der Berechnung der Hertzsehen Pressung nicht berücksichtigt. Um die Rollen 8. 17, die das Drehmoment
übertragen, in optimaler Weise leichtgängig zu machen, werden sie nicht zur Zentrierung der Gelenkwelle herangezogen.
Zwischen der Rolle 8 und dem äußeren Gelenkteii 3 ist ein Spiel 21 vorgesehen, und die Zentrierung
erfolgt über den Bolzen .5.
Die stark ausgezogene Temperaturkurve des Diagramms nach Fig. 15 stammt von einer Gelenkwelle
"lit zwei Gleichlauf-Verschiebegelenken gemäß der deutsclKii Auslegeschrift 12 29 343. Innerhalb des
schraffierten leides liegen die Temperaturwerte, die unter den gleichen Prüfbedingiingen mit anderen bis
jetzt bekanntgewordenen Ausfuhrungsformen gemessen wurden. Mit Gelenkwellen gemäß der Erfindung
können die günstigen Werte der stark ausgezogenen Temperaturkurve erreicht werden.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Gelenkwelle, insbesondere zum Antrieb der Räder eines Kraftfahrzeuges, die an beiden Enden
je einen quer zur Gelenkwellenachse angeordneten Bolzen aufweist, wobei auf jedem dieser beiden Bolzen
je zwei mittels einer Wälzlagerung geiagerten Rollen vorgesehen sind, die zur Übertragung des
Drehmoments in Nuten eines äußeren Gelenkteils in Achsrichtung der Welle abwälzbar angeordnet
sind, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Lagerlänge der Wälzlagerung (14, 25) an
den Bolzen (5,12) länger ist als die wirksame Lagerlänge (15, 24) in den Rollen (8, 17), so daß sowohl
am Außertdurchmesser (26) des Bolzens (5) als auch
in der Bohrung (23) der Rolle (8) die Hertzsche Pressung etwa gleich groß ist.
2. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Lagerlänge (25) am
Bolzen (5) und die wirksame Lagerlänge (24) in der Rolle (8) zueinander axial versetzt sind, und zwar so.
daß der äußere Abstand (39) größer ist als der innere (40).
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE19712121003 DE2121003C3 (de) | 1971-04-29 | Gelenkwelle, insbesondere zum Antrieb der Räder eines Kraftfahrzeuges | |
IT2968071A IT939068B (it) | 1971-04-29 | 1971-10-08 | Albero a snodo in particolare per il comando delle ruote di un auto veicolo |
GB5535171A GB1362595A (en) | 1971-04-29 | 1971-11-29 | Cardan shaft |
FR7143988A FR2119380A5 (de) | 1971-04-29 | 1971-12-08 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712121003 DE2121003C3 (de) | 1971-04-29 | Gelenkwelle, insbesondere zum Antrieb der Räder eines Kraftfahrzeuges |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2121003A1 DE2121003A1 (de) | 1972-11-09 |
DE2121003B2 DE2121003B2 (de) | 1975-06-26 |
DE2121003C3 true DE2121003C3 (de) | 1976-02-05 |
Family
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