DE2364275A1 - Einrichtung zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen gegeneinander verspannten, reibschlüssig zusammenwirkenden Bauteilen - Google Patents

Einrichtung zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen gegeneinander verspannten, reibschlüssig zusammenwirkenden Bauteilen

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Description

BAYERISCHE MOTOREN WERKE AKTIENGESELLSCHAFT, München
18. Dez. 1973
Einrichtung zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen gegeneinander verspannten, reibschlüssig zusammenwirkenden Bauteilen
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen gegeneinander verspannten, reibschlüssig zusammenwirkenden Bauteilen, insbesondere bei einer zwischen axial verspannten Wälzlagern einer Welle angeordneten, auf Verdrehung beanspruchten Abstandshülse in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen .
Auf Verdrehung beanspruchte Abstandshülsen zwischen Wälzlagern sind sowohl bei Tellerrad-Ritzelwellen in Ausgleichsgetrieben als auch bei Achswellen von angetriebenen Rädern von Personenkraftwagen bekannt. In beiden Fällen ist Voraussetzung für eine auf Verdrehung beanspruchte Abstandshülse dann gegeben, wenn ein das Drehmoment in die jeweilige Welle einleitender Flansch mit der Welle durch Formschluß drehfest in Verbindung steht und zur Halterung unter Abstützung über die inneren Laufringe d.r Wälzlager undder zwischen diesen angeordneten Abstandshülse gegen einen Bund der Welle mittels einor Verschraubung am Wellenende verspannt werden muß.
Der Nachteil der vorbeschriebenen Anordnung besteht darin, daß bei Drehbeanspruchung der jeweiligen Welle die gegenüber dieser durch die konstruktiven Abmessungen
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drehsteife Abstandshülse nach Erreichen des infolge der axialen Vorspannung maximal übertragbaren Haftreibmomentes plötzlich losbricht und in Gleitreibung übergeht. Durch diese Relativbewegung wird ein ein- oder mehrmals-auftretender, hochfrequenter Ton erzeugt, welcher beim Anfahren bzw. beim Lastwechsel in den unteren Gängen deutlich als "Klicken" zu hören ist.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen gegeneinander verspannten, reibschlüssig zusammenwirkenden Bauteilen aufzuzeigen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Bauteile über zwischen den reibschlüssig zusammenwirkenden Flächen eingebrachte, beim Verspannen der Bauteile in die Flächen eindrückbare Hartstoffkörper in Verbindung stehen.
Durch das Eindrücken der Hartstoffkörper in die Bauteilflächen ergibt sich zusätzlich zur reibschlüssigen Verbindung in vorteilhafter Weise eine formschlüssige Verbindung der Bauteile. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist ein in vorteilhafter Weise auf wirtschaftliche Art erzielbarer Formschluß zwischen Bauteilen der eingangs genannten Gattung erzielt. Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung ist es zur Vermeidung des oben angeführten Nachteiles nicht erforderlich, die bauteile durch eine kostenaufwendige konstruktive Gestaltung miteinander formschlüssig zu verbinden. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß diese bei lösbar gegeneinander verspannten Bauteilen nachträglich Anwendung finden kann. Schließlich ist es nicht unwesentlich, daß die Einrichtung auch bei Bauteilen von
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unterschiedlicher Härte verwendet werden kann.
Jn Ausgestaltung der Erfindung wird nach weiteren Merkmalen vorgeschlagen, eine von zwei zusammenwirkenden Bauteilflächen gerillt auszubilden und diese Bauteilfläche mit einer festhaftenden, Hartstoffkörper enthaltenden Schicht zu bedecken. Diese Schicht kann durch Diffusion ein es Fremdstoffes - bei Bauteilen aus Eisenwerkstoff insbesondere Stickstoff - in die Bauteiloberfläche erzeugt sein.
Mit der bekannten Stickstoffdiffusion läßt sich auf wirtschaftliche Weise eine als Hartstoffkörper Nitride enthaltende Schicht auf der gerillten Bauteiloberfläche bilden. Die Rillenkuppen bewirken bei gegenseitiger Anlage der Bauteile beim Verspannen derselben ein Aufbrechen der Schicht. Die hierbei entstehenden und vorwiegend aus Nitriden gebildeten Bruchstücke drücken sich beim weiteren Verspannen der Bauteile in die Bauteiloberflächen ein. Die in die Rill'entäler gelangten Bruchstücke durchdrücken dabei die festhaftende, unzerstörte Schicht infolge des nicht harten Untergrundes.
Neben der bereits erwähnten vorteilhaft auf wirtschaftliche Weise möglichen Anordnung der insbesondere aus Nitriden bestehenden Hartstoffkörper ergibt sich mit der gerillten, d.h. eine erhebliche Rauhigkeit aufweisenden Bauteiloberfläche ein weitere^ cfe^r geringeren Herstellkosten des I&hicht bzw. Schichten aufweisenden Bauteiles infolge eines geringeren Bearbeitungsaufwandes .
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H artstoffkörper können· neben den vorerwähnten Nitriden auch aus anderen metallischen oder nichtmetallischen Hartstoffen bestehen. Zu den letzteren sind auch oxydkeramische Stoffe zu zählen. Zur Bildung einer Hartstoffkörper enthaltenden Schicht können die vorgenannten Stoffe in bekannter Weise auch durch Aufdampfen, Aufspritzen oder Aufsintern auf die Bauteiloberfläche aufgebracht sein.
Weitere Einzelheiten der Erfindung sind anhand der Beschreibung eines in der ^eichnung aufgezeigten Beispieles näher erläutert.
Die Zeichnung zeigt in
Fig. 1 eine Hinterachse eines Personenkraftwagens mit angetriebenen Rädern und in .
Fig. 2 eine Lagerung einer Hinterachswelle im Schnittj in Fig. 3 Einzelheit bei "A" vergrößert dargestellt. Die Fig. 1 zeigt von einem nicht dargestellten Personenkraftwagen dessen Hinterachse 1, im wesentlichen bestehend aus einem Tragrahmen 2 und an diesem angelenkte Führungsglieder 3 für die Räder 4. Mit dem Tragrahmen festverbunden ist ein Ausgleichsgetriebe 5, welches mit den Achswellen 6 (Fig. 2) der Hinterräder 4 über Doppelgelenkwellen 7 in Verbindung steht. Die Achswellen sind in mit den Radführungsgliedern 3 festverbundenen Gehäusen 8 gelagert.
Wie aus Fig. 2 hervorgeht, ist die Achswelle 6 über Wälzlager 9» 1o im Gehäuse 8 gelagert. Auf der Achswelle 6 sind die Wälzlager 9, 1o über eine Hülse 11
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auf Abstand, gehalten. Die Abstandshülse 11 steht über ihre Stirnflächen 12, 13 mit den inneren Laufringen 14, 15 der Wälzlager 9, 1o in Verbindung. Die Stirnflächen 12, 13 sind gerillt ausgebildet. Die Rillung der Stirnflächen 12, 13 entspricht zweckmäßigerweise einem dem Plandrehen ·. eigentümlichen Verlauf der Bearbeitungsspuren. Die Stirnflächen 12, 13 der aus Eisenwerkstoff gefertigten Abstandshülse 11 sind jeweils mit einer durch Stickstoffdiffusion gebildeten festhaftenden Schicht (nicht aufgezeigt) bedeckt. Als An- · haltswerte für die durch die Rillung gegebene Rauhigkeit seien 15 - 2o um genannt, die Dicke der als Hartstoffkörper Nitride enthaltenden Schicht soll mindestens 1o um betragen.
Am antriebseitigen Ende der Achswelle 6 ist ein mit einer Doppelgelenkwelle 7 verbindbarer Flansch 16 angeordnet. Der lediglich teilweise aufgezeigte Flansch steht mit der Achswelle 6 über ein Profil 17 drehfest in Verbindung. Ferner liegt der Flansch 16 über eine Stirnfläche seines zylindrischen Ansatzes 18 am Laufring 15 an. Zur Halterung des Flansches 16 auf der Achswelle 6 sowie zu deren Fixierung über die Wälzlager 9, 1o im Gehäuse 8 wird der Flansch 16 mittels einer am Wellenende angeordneten Verschraubung 19 über die Laufringe 14, 15 und die dazwischen angeordnete
Abstandshülse 11 gegen einen Bund 2o der Achswelle verspannt.
Beim Verspannen des Flansches 16 gegen den Achswellenbund 2o platzt die an den Rippenkuppen befindliche, vorbeschriebene Schicht auf. Die hierbei entstehenden und vorwiegend aus Nitriden gebildeten Bruchstücke
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drücken sich beim weiteren Verspannen sowohl in die Stirnflächen 12, 13 der Abstandshülse 11 als auch in die Stirnflächen 21, 22 der inneren Laufringe 14, 15 ein. Die in die Rillentäler abgedrängten Bruchstücke durchdrücken dabei die festhaftende, unzerstörte Schicht infolge des nicht harten Untergrundes. Damit stehen die Abstandshülse 11 und die Wälzlager 9, 1 ο über ihre inneren Laufringe 14, 15 am Ende der Verspannung nicht nur über ihre entsprechenden Stirnflächen reibschlüssig, sondern über in die Stirnflächen 12, 21 sowie 13," 22 eingedrückten, aus Nitriden bestehenden Bruchstücke auch formschlüssig miteinander in Verbindung. Mit dieser formschlüssigen Verbindung sind die aufgrund der unterschiedlichen Drehsteifigkeit von Abstandshülse 11 und Achswelle 6 zwischen Abstandshülse 11 und den inneren Laufringen 14, 15 möglichen Relativbewegungen unterbunden.
Um mögliche Relativbewegungen zwischen Ansatz 18 des Flansches 16 und dem Laufring 15 sowie zwischen Laufring 14 und Bund 2o der Achswelle 6 zu vermeiden, können auch zwischen den Stirnflächen der vorgenannten Bauteile einen Formschluß bewirkende Hartstoffkörper angeordnet sein.
Bei einer Drehbeanspruchung der Achswelle 6 haben die die Abstandshülse 6 mit den Laufringen 14, 15 formschlüssig verbindenden, aus Nitriden bestehenden Bruchstücke den über die reibschlüssige Verbindung übertragbaren Anteil der Beanspruchung hinausgehenden Anteil aufzunehmen. Eine einwandfreie Übertragung dieses Anteils der Drehbeanspruchung ist über lange Zeit nur dann gegeben, wenn von anfang an eine möglichst hohe Anzahl Hartstoffkörper bzw. aus Nitriden bestehende Brüchstücke in die zusammenwirkenden Stirnflächen
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eingedrückt werden. Voraussetzung dafür ist, daß die jeweils zusammenwirkenden Stirnflächen im verspannten Zustand der Bauteile möglichst parallel zueinander verlaufen. Kann aus irgendwelchen Gründen diese Voraussetzung zwischen den Stirnflächen der Abstandshülse 11 und den Laufringen' 14, 15 nicht erzielt werden, kann durch Anordnung von Ringen ( s. Einzelheit Fig. 2a) zwischen den vorgenannten Bauteilen der Fehler in der Parallelität der Stirnflächen 12, 21 und 13, 22 verringert werden. In d:fesem Fall werden die Stirnflächen 12, 13 der Anstandshülse 11 nicht erfindungsgemäß gestaltet, dafür werden die Stirnflächen der Zwischenringe gerillt ausgebildet und billigerweise mit einer Nitride als Hartstoffkörper enthaltenden Schicht bedeckt. Bei Verwendung derartiger Zwischenringe kann in vorteilhafter Weise eine zum Verspannen des Flansches 16 über die Laufringe 14, 15 und die Abstandshülse 11 gegen den Wellenbund 2o geringere Kraft und damit ein geringeres Anzugsmoment in der Verschraubung 19 angesetzt werden.
Es war bislang zur cirwandfreien Fixierung der Achswelle 6 im Gehäuse 8 üblich, ein Wälzlager mit seinem äußeren Laufring gegen eine gehäusefeste Schulter anschlagen zu lassen .und beim anderen Wälzlager dessen äußeren Laufring mit einer vorgenannten Schulter über einen nicht aufgezeigten Paßring zu verbinden. Dieser Ring, dessen Breite nach Ausmessen der zusammengefügten Teile bestimmt wird, dient zum Ausgleich von Fertirgungstoleranzen. Durch die jeweils auf den Stirnflächen 12, 13 der Abstandshülse 11 bzw. auf den Stirnflächen der Zwischenringe aufgebrachte, Harlstoffkörper enthaltende Schicht in Verbindung mit der Rauhigkeit
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der vorgenannten Stirnflächen werden die Fertigungstoleranzen aufgenommen, sodaß der Paßring vorteilhafterweise entfallen kann.
Abschließend sei bemerkt, daß die Erfindung ganz allgemein bei gegeneinander gespannten, reibschlüssig miteinander in Verbindung stehenden Bauteilen angewandt werden kann.
Patentansprüche:
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Claims (5)

  1. Patentansprüche:
    Einrichtung zum Verhindern von Relativbewegungen zwischen gegeneinander verspannten, reibschlüssig zusammenwirkenden Bauteilen, insbesondere bei einer zwischen axial verspannten Wälzlagern einer Welle angeordneten, auf Verdrehung beanspruchten Abstandshülse in Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Bauteile (11, 14, 15) über zwischen den reibschlüssig zusammenwirkenden Flächen (1.2, 21; 13, 22) eingebrachte, beim Verspannen der Bauteile in die Flächen eindrückbare Hartstoffkörper in Verbindung stehen.
  2. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Fläche-(12, 13) von zwei zusammenwirkenden Bauteilflächen (12, 21; 13, 22) gerillt ausgebildet und mit einer festhaftenden, Hartetoffkörper enthaltenden Schicht (S) bedeckt ist.
  3. 3. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schicht in bekannter Weise durch Aufdampfen, Aufspritzen, Aufsintern oder durch Diffusion eines Fremdstoffes in die Bauteiloberfläche (12, 13) gebildet ist.
  4. 4. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei die Abstandshülse aus Eisenwerkstoff gefertigt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnflächen (12, 13) der Abstandshülse (11) jeweils eine mittels Stickstoffdiffusion erzeugte, Nitride als Hartstoffkörper enthaltende Schicht aufweisen.
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    - 1o -
  5. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, wobei zwischen der Abstandshülse und den Wälzlagern jeweils ein aus Eisenwerkstoff gefertigter Ring angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß alle Stirnflächen der Zwischenringe jeweils eine mittels Stickstoffdiffusion erzeugte, Nitride als Hartstoffkörper enthaltende Schicht aufweisen.
    509828/0317
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