DE2849541A1 - Kreuzgelenkwelle - Google Patents
KreuzgelenkwelleInfo
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Description
Gelenkwellenbau GmbH 6. November 197 8
Westendhof 7-9 St/He "' ■
4300 Essen 1 G 15
Kreuzgelenkwelle
Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenkwelle, bestehend aus zwei Kreuzgelenken und einer beide verbindenden Verbindungswelle, wobei ein verzahntes Anschlußteil fest mit einer Gelenkgabel
eines Kreuzgelenkes verbunden ist, und mit einem eine entsprechende Verzahnung aufweisenden Verbindungsteil
der Verbindungswelle zusammenarbeitet und undrehbar, jedoch axial verschiebbar zu dieser angeordnet ist und daß die
Gelenkgabel in ihrem der Drehachse zugewandten Bereich geschlossen ausgebildet ist.
Es sind Gelenkwellen bekannt (z.B. DE-AS 1 910 284), bei denen
die Gelenkgabel einteilig mit dem Profilzapfen hergestellt ist und aus Vollmaterial besteht. Aufgrund einer derartigen
Konstruktion eines Profilzapfens aus Vollmaterial wird einerseits ein hohes Gewicht erreicht und andererseits
läßt sich dadurch eine kostenungünstige, teuere Herstellung nicht vermeiden. Will man diese Nachteile vermeiden, so
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wird der Profilzapfen im Durchmesser kleiner ausgeführt, was
jedoch wiederum den Nachteil mit sich bringt, daß die Torsionsbeanspruchung erheblich ansteigt. Es ist darüber hinaus
eine hohe Flächenpressung aufgrund des kleinen Durchmessers
in der Keilwellenverzahnung zu erwarten, dies ist nicht ohne weiteres zu kompensierens da die Länge der Keilwellenverzahnung von der auszuführenden Verschiebung festliegt.
in der Keilwellenverzahnung zu erwarten, dies ist nicht ohne weiteres zu kompensierens da die Länge der Keilwellenverzahnung von der auszuführenden Verschiebung festliegt.
Es sind weitere Kreuzgelenkwellen bekannt (z.B. DE-PS 821
bei denen der Zapfen zusammen mit der Gelenkgabel ausgebohrt ists so daß nur eine Gewichtsersparnis erreicht wird. Eine
aufgebohrte Gelenkgabel besitzt jedoch den Nachteil, daß die Biegesteifigkeit herabgesetzt wird5 denn es besteht die Gefahr der Aufbiegung. Eine Aufbiegung der Gelenkgabel beeinflußt die Lagerfunktion nachteiligs denn es ist eine erhöhte spezifische Lagerbelastung zu verzeichnen, so daß die Lebens dauer der Gelenkwelle sehr stark reduziert wird.
bei denen der Zapfen zusammen mit der Gelenkgabel ausgebohrt ists so daß nur eine Gewichtsersparnis erreicht wird. Eine
aufgebohrte Gelenkgabel besitzt jedoch den Nachteil, daß die Biegesteifigkeit herabgesetzt wird5 denn es besteht die Gefahr der Aufbiegung. Eine Aufbiegung der Gelenkgabel beeinflußt die Lagerfunktion nachteiligs denn es ist eine erhöhte spezifische Lagerbelastung zu verzeichnen, so daß die Lebens dauer der Gelenkwelle sehr stark reduziert wird.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kreuzge lenkwelle zu schaffen, bei der durch die Konstruktion der
Einzelteile Gewicht eingespart wird und zugleich durch Reduzierung der Axialkräfte in der Profilverschiebung eine Erhöhung der Lebensdauer erreicht wird, unter Beibehaltung der Drehmomentkapazität und Verdrehsteifigkeit der Gelenkgabel.
Einzelteile Gewicht eingespart wird und zugleich durch Reduzierung der Axialkräfte in der Profilverschiebung eine Erhöhung der Lebensdauer erreicht wird, unter Beibehaltung der Drehmomentkapazität und Verdrehsteifigkeit der Gelenkgabel.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Anschlußteil und das Verbindungsteil hohl ausgebildet sind, wobei
das die Außenverzahnung aufweisende Teil ein Verhältnis von
Außendurchmesser zum lichten Innendurchmesser von kleiner
oder gleich 1,2 besitzt.
das die Außenverzahnung aufweisende Teil ein Verhältnis von
Außendurchmesser zum lichten Innendurchmesser von kleiner
oder gleich 1,2 besitzt.
Vorteilhaft ist bei einer derartigen Konstruktion, daß bei
einen vergrößerten Außendurchmesser die Axialkräfte in der
Profilverschiebung entsprechend kleiner werden und daß dabei
einen vergrößerten Außendurchmesser die Axialkräfte in der
Profilverschiebung entsprechend kleiner werden und daß dabei
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die spezifische Belastung in der Profilverzahnung entsprechend reduziert wird, so daß die Standzeit günstig beeinflußt
wird. Die Axialkräfte werden mit zunehmender Vergrößerung des Durchmessers geringer, da der Hebelarm von Mittelachse
bis zur Keilwellenverzahnung günstiger wird und die entsprechende Flächenpressung in der Keilwellenverbindung ebenfalls
kleiner wird. Des weiteren ist von Vorteil, daß durch die Verwendung eines dünnwandigen rohrförmigen Anschlußteils
entsprechend dem vorgeschlagenen Verhältnis eine Gewichtsersparnis
erreicht wird. Denn wird eine Welle mit 0,3 bis 0,4 des Außendurchmessers hohl ausgeführt, so nimmt das Widerstandsmoment
nur um 0.8 bis 2,6 % ab, das Gewicht dagegen um 9 bis 16 %. Um zu erreichen, daß bei Verwendung eines dünnwandigen
Anschlußteiles, die Drehmomentkapazität bestehen bleibt, bedarf es nur einer Verstärkung des Anschlußteiles
um 4 bis 10 % gegenüber einer massiven Welle gleichen Widerstandsmomentes
, wobei jedoch das Gewicht dieser Welle auf 70 bis 60 % sinkt.
Wird eine Kreuzgelenkwelle für einen gewissen Rotationsdurchmesser mit einem bestimmten zu übertragenden Drehmoment
ausgelegt, so ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal
vorgesehen, daß das Verhältnis von Rotationsdurchmesser der Gelenkgabel zum Außendurchmesser des die Außenverzahnung
aufweisenden Teiles kleiner oder gleich 1,7 ist.
Es läßt sich hierbei vorteilhaft vom Rotationsdurchmesser
ausgehend der Außendurchmesser des die Außenverzahnung aufweisenden Teiles der Profilverschiebung bestimmen, so daß
nach Festlegung dieses Außendurchmessers sich die Wandstärke
des rohrförmigen Verbindungsteiles ermitteln läßt.
Des weiteren ist vorgesehen, daß die die Außenverzahnung
aufweisende Welle als Profilzapfen und einteilig mit der
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6 15 - St/He - 6 - 6. November 1978
Gelenkgabel ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Herstellung des Profilzapfens durch Ausbohrung
des Kernes vorgesehen.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die die Außenverzahnung aufweisende Welle als Zieh- und
Preßteil hergestellt ist und mit der Gelenkgabel unlösbar verbunden ist. Bei einer derartigen Konstruktion wird die
Gelenkgabel separat und der Profilzapfen als tiefgezogener Napf hergestellt, so daß nach Verschweißen beider Teile
der gewünschte Mitnehmer hergestellt ist, wobei die Außenverzahnung im Zieh- pder Preßprozess oder separat angebracht
wird. Es ist dabei unerheblich, ob der Profilnapf einen geschlossenen Boden oder eine Bohrung besitzt.
Darüber hinaus ist vorgesehen, daß die Verbindungswelle mit einer die Außenverzahnung aufweisenden Hohlwelle als Ziehoder
Preßteil unlösbar verbunden ist und in einer·entsprechenden
Innenverzahnung einem mit der Gelenkgabel verbundenen Anschlußteil aufgenommen ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispxele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
Fig.l eine Kreuzgelenkwelle mit zwei Kreuzgelenken
und einer Verbindungswelle, teils geschnitten
Fig. 2 eine Gelenkgabel mit einem hohl ausgebildeten Profxlzapfen als einteilige Ausführung im
Schnitt dargestellt
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Fig. 3 eine GelenTcgabel mit einem als Tief ziehteil
hergestellten Profilzapfen
Fig. 4 eine Kreuzgelenkwelle im Schnitt im Prinzip
wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß das die Außenverzahnung enthaltende
Tiefziehteil mit der Verbindungswelle
verschweißt ist.
Die in Fig. "1 gezeigte Gelenkwelle umfaßt zwei koaxiale 'Gelenkwellenabschnitte
1 und 2, die an ihren äußeren Enden Kreuzgelenke 3 und 4 tragen. Der Gelenkwellenabschnitt 1 besitzt
eine Welle 5. Ober eine Profilverzahnung 7 sind die
Kreuzgelenke 3 und U mittels Welle 5 und Anschlußteil 11 und Verbindungswelle 12 miteinander undrehbar, jedoch axial verschiebbar
verbunden. Das Drehmoment, welches vom Kreuzgelenk 3 auf das Kreuzgelenk 4 übertragen werden soll, wird über die
Profilverzahnung 7 geleitet. Die Welle 5 ist mit einem inneren Hohlraum 8 versehen..
In Fig. 2 ist die Welle 5 in vergrößertem Maßstab als Einzelteil
dargestellt. Die Welle 5 ist mit der zugehörigen Gelenkgabel 9 einteilig, wobei der innere Bereich der Gelenkgabel 9
geschlossen ausgeführt ist, d.h., der Hohlraum 8 der Welle 5 ist zur Gelenkgabel 9 hin, nicht durchgehend ausgebildet. Auf
dem Außenumfang der Welle 5 ist die der.Drehmomentübertragung
dienende Außenverzahnung 7 aufgebracht.
Diese Außenverzahnung 7 weist einen Außendurchmesser D auf,
der zu dem Innendurchmesser d der Welle 5 in einem Verhältnis steht.
Dieses Verhältnis lautet:
1,2
d
d
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6 15 - St/He - 8 - 6· November 19 7
Der Außendurchmesser D der Außenverzahnung 7 ist wiederum
in einem bestimmten Verhältnis zum Rotationsaußendurchmesser
R der Gelenkgabel 9 angeordnet.
Dieses Verhältnis lautet:
- ^ 1,7
D
D
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Wellenabschnittes
1 gezeigt. Hierbei ist die Gelenkgabel 9 als Einzelteil hergestellt und wird mit einem tiefgezogenen Profilnapf
10 durch z.B. Schweißen, fest verbunden. Der Profilnapf 10 ist mit der entsprechenden Profilverzahnung 7 auf
seiner Außenfläche versehen und auf seinem dem Gelenkwellenabschnitt 2 zugewandten Ende geschlossen oder auch mit einer
Bohrung versehen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Außendurchmesser D zum Innendurchmesser d sowie auch
zum Rotationsdurchmesser R, in dem Verhältnis der Fig. 2 ausgebildet. Um die entsprechende Steifigkeit zu erreichen,
ist auch hier die Gelenkgabel 9 geschlossen zur Drehachse hin-, ausgeführt.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Gelenkwelle
gezeigt, die im Prinzip der in Fig. 1 entspricht, mit dem Unterschied, daß der Gelenkwellenabschnitt 1 mit seinem
Kreuzgelenk 3 eine Gelenkgabel 9 besitzt, die mit einem Anschlußteil 11 versehen ist, welches eine Innenverzahnung
aufweist, die mit der die Außenverzahnung 7 enthaltenden Verbindungswelle 12 verbunden ist. Auch hier ist der Außendurchmesser
D der Außenverzahnung im Verhältnis zum Innendurchmesser
d der Hohlwelle 6 und im entsprechenden Verhältnis zum Rotationsdurchmesser R der entsprechenden Ge- ■
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G 15 - St/He - 9 - 6. November 1978
1erikgabel. 9 angeordnet. Auch in der Fig. 4 sind beide Gelenkgabeln
zur Drehachse 13 hin, geschlossen ausgeführt und durch das Anschlußteil 11 und die Hohlwelle 6, die beide
als dünnwandige Ausführung hergestellt sind, entsteht eine sehr leichte Gesamtkonstruktion.
03 0021/0405
Claims (1)
- Gelenkwellenbau GmbH 6. November 1978Wes-tendhof 7-9 St/HeEssen 1 G 15Patentansprüchei.J Kreuzgelenkwelle bestehend aus zwei Kreuzgelenken und einer beide verbindenden Verbindungswelie, wobei ein verzahntes Anschlußteil fest mit einer Gelenkgabel eines Kreuzgelenkes verbunden ist, und mit einem eine entsprechende Verzahnung aufweisenden Verbindungsteil der Verbindungswelle zusammenarbeitet und undrehbar, jedoch axial verschiebbar zu dieser angeordnet ist und daß die Gelenkgabel in ihrem der Drehachse zugewandten Bereich geschlossen ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet,daß das Anschlußteil (11) und das Verbindungsteil (12) hohl ausgebildet sind, wobei das die Außenverzahnung (7) aufweisende Teil ein Verhältnis von Außendurchmesser (D) zum lichten Innendurchmesser (d) von kleiner oder gleich 1,2 besitzt.2. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß das Verhältnis von Rotationsdurchmesser (R) der Gelenkgabel (9) zum Außendurchmesser (D) des die Außenverzahnung (7) aufweisenden Teiles kleiner oder gleich 1,7 ist.3. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die die Außenverzahnung (7) aufweisende Welle (5)030021/0405G 15 - St/He - ? - 6. November 1978als Profilzapfen und einteilig mit der Gelenkgabel (9) ausgebildet ist.H. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die die Außenverzahnung (7) aufweisende Welle (5) als Zieh- oder Preßteil hergestellt ist und mit der Gelenkgabel (9) unlösbar verbunden ist.5. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Verbindungswelle (12) mit einer die Außenverzahnung aufweisenden Hohlwelle (6) als Zieh- oder Preßteil unlösbar verbunden ist und in einer entsprechenden Innenverzahnung einem mit der Gelenkgabel (9) verbundenen Anschlußteil (11) aufgenommen ist.030021/0405
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