DE2843935C2

DE2843935C2 - Teleskopantriebswelle

Info

Publication number: DE2843935C2
Application number: DE2843935A
Authority: DE
Inventors: Werner Dipl.-Ing. 5206 Neunkirchen-Seelscheid Krude
Original assignee: Uni Cardan AG
Current assignee: GKN Automotive GmbH
Priority date: 1978-10-09
Filing date: 1978-10-09
Publication date: 1981-09-17
Also published as: IT7905221A0; DE2843935A1; US4311027A; IT1194847B; IT7907056V0

Description

Die Erfindung betrifft eine Teleskopantriebswelle mit tinem inneren Wellenteil, welches in einem hohlen lußeren Wellenteil axial verschiebbar angeordnet ist, wobei in rechtwinkelig zur Drehachse verlaufenden Querbohrungen des inneren Wellenteiles und in Längsrillen des äußeren Wellenteiles Elemente, die der Drehmomentübertragung dienen, gehalten sind.

Es sind zwar Teleskopwellen bekannt (z. B. DE-PS 19 515), bei denen zwar die beiden Wellenteile über Nocken in Verbindung stehen, jedoch sind diese Nocken in Querbohrungen aufgenommen und durch eine Feder beaufschlagt. Durch die Vorspannung der Nocken und die Anzahl der eingesetzten Nocken läßt sich die Größe des zu übertragenden Drehmomentes bestimmen, Bei Überschreitung des maximalen Drehmomentes werden die Nocken nach innen gedrückt und schützen somit die Gelenkwelle vor einer Überlastung, so daß in diesem Moment keine Drehmomentübertragung mehr stattfindet

Des weiteren sind Teleskopwellen bekannt (z. B. DE-PS 12 19 291), bei denen die Bruchgefahr der ineinander schiebbaren Profilwellen auch bei hohen Drehmomenten und Drehmomentspitzen infolge Verklemmung durch eine ölfüllung des ringförmigen Hohlraumes vermindert wird; jedoch ist diese Kugelführung sehr aufwendig und nur durch die zusätzliche Abdichtung gewährleistet Bei einer Undichtigkeit des Systems ist einerseits mit Ölverlust und andererseits mit Eindringen von Schmutz zu rechnen, so daß eine einwandfreie Kugelführung nicht mehr gewährleistet ist und damit verbunden mit einer Bruchgefahr im Verlaufe des Arbeitsbetriebes zu rechnen ist

Es wurde weiterhin in der DE-Anmeldung M 24 605 XII/47b eine Vorrichtung zur spielfreien Gradführung von Laufwagen vorgeschlagen, bei denen elektrische Dämpfungsregler mit Schleifkontakten versehen sind. Die Schleifkontakte sind zwischen zwei parallelen Führungen an einem Wagen befestigt Von den in Bohrungen aufgenommenen Kugeln dienen die äußeren Laufkugeln für den Kraftschluß zwischen Wagen und Wagenführung.

Hiervon ausgehend soll bei einer Teleskopwelle die Aufgabe gelöst werden, daß durch die Verwendung einfacher Hilfsmittel, die während des Betriebes auftretenden axialen Kräfte möglichst gering gehalten werden: dabei soll ein ständiger Eingriff der Drehmomentübertragungsciemente beibehalten werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Elemente als Wälzkörper ausgebildet sind, wobei in jeder Querbohrung radial übereinander mindestens zwei Wälzkörper angeordnet sind, deren Berührungsflächen einander gegenseitig abstützen.

Bei dieser Ausführungsform ist von Vorteil, daß die bei der Übertragung des Drehmomentes entstehenden radialen Kräfte in einem gemeinsamen Berührungspunkt beider Wälzkörper aufgefangen und neutralisiert werden. Bei der Verschiebung des Innenteiles rollen die Wälzkörper einerseits in den Rillen des äußeren Wellenteiles und andererseits gegeneinander ab, so daß auch bei Übertragung von Drehmomentspitzen eine mögliche Verklemmung der ineinander verschiebbaren Profilwellenteile vermieden wird. Ein Abrollen der Wälzkörper erfolgt auch unter der Einwirkung der bei Drehmomentspitzen ansteigenden Reibung. Das Abrollen der Wälzkörper erfolgt bei einer derartigen Konstruktion ohne zusätzliche Hilfsmittel.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß bei Verwendung von zwei teilkugeligen Wälzkörpern der Durchmesser der Querbohrung dem Durchmesser der Kugelflächen entspricht. Durch die geringen Toleranzen und der zu erwartenden Spielfreiheit ist das Abrollen der Wälzkörper ohne weiteres gewährleistet und bedarf keinerlei zusätzlicher Mittel.

Bei Verwendung von lediglich zwei Längsrillen, die im äußeren Wellenteil um l80^r versetzt angeordnet sind, und einer gewünschten großen Drehmomenlkapazität ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal Vorgesehen, daß bei Verwehdung mehrerer Querbohrungen die Bohrungsachsen parallel zueinander verlaufen.

Nach einem weiteren Merkmal ist vorgesehen, daß bei Verwendung mehrerer Querbohrungen mindestens eine von diesen im Winkel zu den übrigen angeordnet

ist. Vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung, daß bei Versetzen von mindestens einer Querbohrung im Winkel zu den übrigen eine exakte Führung des inneren Wellenteiles im äußeren Wellenteil erreicht wird. Es sind dann zusätzliche Führungen, die das innere Wellenteil zentrieren sollen, überflüssig.

Um den Rohrquerschnitt der Verbindungswelle in seiner ursprünglichen Form zu nutzen, ohne zusätzliche Längsrillen herzustellen, kt nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß die Querbohrungen und die im Winkel dazu angeordneten in einer gemeinsamen, rechtwinklig zur Längsachse verlaufenden Ebene angeordnet sind.

Um den äußeren Rotationsdurchmesser des äußeren Wellenteiles gering zu halten und dabei die gleiche Drehmomentkapazität aufzunehmen, ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß als Wälzkörper Rollen oder Kugeln verwendet werden.

Wird aus fertigungstechnischen Gründen lediglich ein Außenteil verwendet mit zwei um 180° versetzten Längsrillen, so ist vorgesehen, daß zur Führung des Innenteiles im Außenteil in Ausnehmungen gehaltene Kunststoffelemente vorgesehen sind. Diese E'emente beeinflussen nicht die axialen Kräfte, da diese keine Kräfte übertragen und somit von diesen keine Reibung zwischen Innen- und Außenteil zu erwarten ist.

Bei einer weiteren fertigungstechnischen Vereinfachung und Herabsetzung der Herstellungskosten ist nach einem weiteren Merkmal vorgesehen, daß in einer einzigen Bohrung mehrere Wälzkörper axial nebeneinander angeordnet sind und voneinander durch Kunststoffzwischenelemente abgetrennt sind.

Es ist des weiteren vorgesehen, daß in der Querbohrung zwischen zwei einander abstützenden Wälzkörpern ein elastischer Distanzring angeordnet ist.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigt

F i g. 1 eine Teleskopantriebswelle in Seitenansicht geschnitten,

Fig. 2 einen Schnitt entlang der Linie A-B der in F i g. 1 dargestellten Teleskopantriebswelle,

Fig. 3 einen Schnitt entlang der Linie C-D der in Fig. 1 dargestellten Teleskopantriebswelle,

F i g. 4 eine weitere Ausführungsform einer Teleskopantriebswelle in Seitenansicht geschnitten,

Fig. 5 einen Schnitt entlang der I inie A-B, der in F i g. 4 dargestellten Teleskopantriebswelle,

Fig. 6 einen Schnitt entlang der Linie CD, der in F i g. 4 dargestellten Teleskopantriebswelle,

F i g. 7 eine weitere Ausführungsform einer Teleskopantriebswelle in Seitenansicht geschnitten.

Fig. 8 einen Schnitt entlang der Linie I-I, der in F i g. 7 dargestellten Teleskopantriebswelle,

F i g. 9 einen Schnitt, im Prinzip wie in F i g. 5 und 8 mit dem Unterschied daß zwischen den Wälzkörpern ein Distanzring vorgesehen ist,

F i g. 10 einen Schnitt, im Prinzip wie in F i g. 5. jedoch mit vier Kugeln in einer Querbohrung,

F i g. 11 - 13 eine Ausführungsform. bei der sämtliche Wälzkörper in einer einzigen Ausnehmung aufgenommen sind,

Fig, 14 eine Teleskopantriebswelle, bei der die Verbiiidungswellen als quadratisches Rohr ausgeführt

Fig, 15 eine weitere Ausführungsform einer Teleskopantriebswelle, doren Verbindungswelle einen Querschnitt ohne besondere Längsrillen aufweist, Fig. 16 eine Teleskopantriebswelle mit einer als Rechteckrohr ausgebildeten Verbindungswelle,

Fig. 17 die Wälzkörper der in Fig. 16 und 17 dargestellten Teleskopantriebswelle als Einzelteil dargestellt,

Fig. 18 eine Teleskopantriebswelle, im Prinzip wie in Fig. 16 dargestellt, mit dem Unterschied, daß in jeder Querbohrung vier Kugeln zur Drehmomentübertragung verwendet werden.

ίο Die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellte Teleskopantriebswelle besteht im wesentlichen aus dem äußeren Wellenteil 1, in dessen zylindrischen Hohlraum 2, Rillen 3 zur Aufnahme der Drehmomentübertragungselemente 4 angeordnet sind. Im zylindrischen Hohlraum 2 des äußeren Wellenteiles 1 ist axial verschiebbar das innere Wellenteil 5 aufgenommen. Das innere Wellenteil 5 ist rechtwinklig zur Längsachse 6 mit Querbohrungen 7 versehen. Jeweils eine Querbohning 7 des inneren Wellenteiles 5 nimmt zur Drehmomentübertragung zwei Drehmomentübertragungselemente 4 auf, die bei diesem Ausführungsbeispiel als Kugeln ausgeführt sind. Diese beiden Kugeln sind des weiter;/., in jeweils einer Rille 3 des äußeren Wellenteiles 1 aufgenommen; auf den einander zugewandten Flächen stützen diese sich gegenseitig im Punkt 8 ab. Der Durchmesser der Kegeln ist derartig gewählt, daß, wie aus Fig.2 ersichtlich, dieser dun Querschnitt jeweils einer Rille 3 entspricht und daß darüber hinaus noch eine Abstützung im Bereich der Längsachse 6 möglich ist. Es ist dabei

ii) gewährleistet, daß das Drehmoment einerseits vom äußeren Wellenteil t über die Wälzkörper 4 auf das innere Wellenteil 5 übertragen werden kann und daß Axialkräfte während der Verschiebung des inneren Wellenteiles relativ zum äußeren gering gehalten

J5 werden durch die gegenseitige Abstützung der Wälzkörper 4. Diese Wälzkörper 4 rollen in diesem Moment gegenseitig aufeinander im Abstützpunkt 8 ab.

Zur Führung des inneren Wellenteiles 5 gegenüber dem äußeien Wellenteil 1 sind bei diesem Ausführungsbeispiel Kunststoffelemente 9 vorgesehen, die ebenfalls in den Rillen 3 des äußeren Wellenteiles 1 gleiten. Diese Kunststoffelemente 9 sind an jeweils einem Ende des inneren Wellenteiles 5 vorgesehen und in einer Abflachung 10 spielfrei gegenüber dem äußeren Wellenteil 1 aufgenommen.

Die F i g. 4, 5 und 6 zeigen eine weitere Ausführungsform einer Teleskopantriebswelle, die im Prinzip der in F i g. 1 dargestellten Ausführung entspricht, lediglich mit dem Unterschied, daß als Drehmomentübertragungs-

■jo elemente 4, Rollen vorgesehen sind. Diese Rollen sind mit ihren teilkugeligen Flächen in den Rillen 3 des äußeren Wellenteiler· 1 gelagert, wobei der Radius der teilkugeligen Flächen derart gewählt ist, daß sich ebenfalls beide Kugeln in der Längsachse 6 gegenseitig ab-tüt..er:. Die abgeflachten Flächen 11 der Rollen sind in Drehrichtung an der Wandung der Querbohrung 7 abgestützt. Es wird iiierdurch eine größere Auflagefläche erreicht, die von der Punktbelastung weg die Pressung zwischen dem inneren Wellenteil 5 und dem bo Drehmomentüber;ragungselement 4 herabsetzt.

Das in den Fig.'/ und 8 dargestellte Ausführungsbeispiel ist im Prinzip mit dem der F i g. 4 zu vergleichen; es besitzt lediglich den Unterschied, daß zusätzlich noch weitere Querbohrungen 7 angeordnet sind, die gewährte leisten, daß die Drehmomentkapazität erhöht werden kann. Darüber hinaus besitzt das innere Wellenteil 5 an seinen beiden Enden jeweils über den gesamten Umfang eine Nut 12. die der Aufnahme von einer oder zweier

Lippendichtungen dient, so daß die gesamte Anordnung durch von außen eindringenden Schmutz oder Staub geschützt ist.

In der Fig.9 ist ein Querschnitt gezeigt, bei dem die Drehmomentübertragungselemente 4 an ihren seillichen Wandungen und zwischen den einander zugewandten Kugelflächen zusätzlich ein Kunststoffelement 14 aufweisen, welches der Geräuscheverminderung während des Arbeitsbetriebes dient.

Fig. 10 dagegen zeigt einen Querschnitt durch eine in Teleskopäntfiebswelle, im Prinzip wie bereits in Fig.9 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß in den Rillen 3 jeweils ein Drehmomentübertragungselement 4 angeordnet ist und zum Innern der Welle hin weitere zwei Wälzkörper vorgesehen sind, so daß sich alle vier Wälzkörper gegenseitig abstützten und sowohl die Reibung vermindern als auch die Drehmomentübertragung gewährleisten.

In den Fig. 11 bis 13 sind zwei Längsschnitte sowie

ein v/ücrSCiiMitt uürCii eine /-vniricuSWCiic gc&cigt, uci H) denen die Drehmomentübertragungselemente 4 in einer einzigen Ausnehmung, die als Langloch 16 ausgebildet ist, im inneren Wellenteil 5 aufgenommen sind. Das innere Wellenteil 5 ist hierzu als U-förmiger Bügel hergestellt, und zur gegenseitigen Abgrenzung zweier Kugelpaare ist im Langloch 16 jeweils ein Kunstsloffblock 15 angeordnet, der die Kugelpaare axial fixiert und darüber hinaus eine Geräuschebildung durch Klappern während des Betriebes verhindert. Wie in Fig. 12 deutlich zu erkennen ist, sind auch hier die jo Wälzkörper 4 jeweils in einer Rille 3 des äußeren Wellenteiles aufgenommen und stützen sich in Richtung der Mittelachse der Antriebswelle gegenseitig ab.

Eine weitere Möglichkeit ist in der Fig. 14 gezeigt, bei der das äußere Wellenteil 1 als quadratisches Rohr J5 ausgeführt ist und das darin verschiebbar angeordnete innere Wellenteil 5 ebenfalls einen quadratischen Querschnitt besitzt. Die in der Querbohrung 7 aufgenommenen Wälzkörper 4 stützen sich mit ihren zylindrischen Ringflächen 17 gegenseitig ab und -t» übertragen durch die spezielle Anordnung im inneren Wellenteil 5 das Drehmoment über ihre Kegelfächen 18 auf das äußere Wellenteil 1.

In Fig. 15 ist ein Ausführungsbeispiel gezeigt, bei dem ein äußeres Wellenteil 1 verwendet wird, welches ·*5 im Querschnitt achteckig ausgebildet ist. Die Drehmomentübertragungselemente 4 sind als Rollen ausgebildet, wobei an den beiden Außenseiten Kegelflächen 18 angeschlossen sind, mit denen das Drehmomentübertragungselement in einer Rille 3 des äußeren Wellenteiles 1 axial geführt ist. Die Drehmomentübertragungselemente stützen sich auf der der Längsachse zugewandten Seite mit ihren Kegelflächen 18 gegenseitig ah. Die Querbohrungen 7 des inneren Wellenteiles 5 sind so angeordnet, daß jeweils zwei im rechten Winkel zueinander verlaufen und in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. Hei diesem Ausführungsbeispiel sind die Rillen 3 des äußeren Wellenteiles 1 direkt durch die spezielle Querschnitlgestaltung des äußeren Wellenteiles 1 geformt, so daß hier keine separate Ausbildung der Rillen zu erfolgen braucht Die Kraftübertragung erfolgt in der Weise, daß die Umfangskrafl auf der Kegelfläche 18 des Drehmomentübertragungselementes 4 in zwei Komponenten geteilt wird, die dann jeweils !πι recnien Winke! auf die entsprechenden Kegeifiäcncn 18 auftreffen und daher einen günstigen Wirkungsgrad hervorrufen.

In Fig. 16 dagegen wird das äußere Wellenteil 1 als Quadratrohr hergestellt und die Drehmomentübertragungselemente 4 verlaufen ähnlich, wie in der Fig. 15 bereits bezeigt, in den durch die Ecken gebildeten Rillen 3. Die Abstützung der Drehmomentübertragungselemente erfolgt wiederum auf der der Längsachse zugewaidlen Innenseite. Fig. 17 zeigt die Drehmomentübertragungselemente 4, wie sie in den F i g. 15 und 16 verwendet werden, als Einzelteil. Die Drehmomentübertragungselemente 4 sind als Rollen ausgebildet, deren Enden mit Kegelflächcn i& versehen sind, mit welchen diese sich an einander gegenseitig abstützen und aufeinander abrollen.

F i g. 18 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Teleskopantriebswelle, bei der das äußere Wellenteil, wie in Fig. 16 bereits dargestellt, als Quadratrohr ausgebildet ist und zwei Querbohrungen 7 rechtwinklig zueinander in einer gemeinsamen Ebene angeordnet sind. In diesen Querbohrungen 7 des inneren Wellenteiles 5 sind jeweils vier Kugeln hintereinander angeordnet, von denen die beiden äußeren in den Ecken des äußeren Wellenteiles 1 axial geführt werden und die inneren Kugeln sich gegenseitig abstützen.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Teleskopantriebswelle mit einem inneren Wellenteil, welches in einem hohlen äußeren Wellenteil axial verschiebbar angeordnet ist, wobei in rechtwinkelig zur Drehachse verlaufenden Querbohrungen des inneren Wellenteiles und in Längsrillen des äußeren WellenteiJes Elemente, die der Drehmomentübertragung dienen, gehalten sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente als Wälzkörper (4) ausgebildet sind, wobei in jeder Querbohrung (7) radial übereinander mindestens zwei Wälzkörper (4) angeordnet sind, deren Berührungsflächen einander gegenseitig abstützen.

2. Teleskopantriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von zwei teilkugeligen Wälzkörpern der Durchmesser der Querbohrung (7) dem Durchmesser der Kugelflächen entspricht

3. Teleskopantriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Querbohrungen (7) die Bohrungsachsen parallel zueinander verlaufen.

4. Teleskopantriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung mehrerer Querbohrungen (7) mindestens eine von diesen im Winkel zu den übrigen ange^dnet ist

5. Teleskopantriebswelle nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Querbohrungen (7) und die im Winkel dazu angeordneten in einer gemeinsamen, rechtwinklig zur Längsachse (6) verlaufenden .ibene angeordnet sind.

6. Teleskopantriebsvelle n, .h Anspruch
durch gekennzeichnet, daß als Wälzkörper
Rollen oder Kugeln verwendet w vden.

7. Teleskopantriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des Innenteils (5) im Außenteil (1) in Ausnehmungen (10) gehaltene Kunststoffelemente (9) vorgesehen sind.

8. Teleskopantriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in einer einzigen Bohrung mehrere Wälzkörper axial nebeneinander angeordnet sind und voneinander vorzugsweise durch Kunststoffzwischenelemente abgetrennt sind.

9. Teleskopantriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Querbohrung zwischen zwei einander abstützenden Wälzkörpem ein elastischer Distanzring angeordnet ist.