DE2926532C2 - Keilwellenverbinder - Google Patents

Description

a) Verbindungshülse (5) und Spannhülse (4) in einem Mantelkäfig (!) aufgenommen und durch eine am Mantelkäfig abgestützte Feder (3) gegece-nander in axialer Richtung vorgespannt sind Uta/

b>) die Spannhülse (4) -elativ zur Verbindungshülse (5) um die Mittelachse des Mantelkäfigs (1) verdrehbar ist, wobei kontaktflächen der Winkelnocken (41) und der entsprechenden Ausspaningen (51) aufeinander abgleiten und die Drehbewegung gegen die Rückstellkraft der Feder (3) in eine Axialbewegung der Spannhülse (4) umsetzen.

Z Keilwellenverbinder nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenverzahnungen (42,52) 3er VerbirvJungshülse (5) ur > der Spannhülse (4) gegeneinander versetzt -JnrL

3. Keilwellenverbinder nach nspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Versetzung 1/2 Modul der Verzahnung beträgt.

4. Keilwellenverbinder nach einem der Ansprüche I bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Spannhülse (4) geringer ist als die der Verbindungsfcülse(S).

5. Keilwellenverbinder nach einem der Ansprüche t bis 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelnokken (41) die Form eines Dreieck-Zahns aufweisen.

6. Keilwellenverbinder nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Dreieck-Zahn gleichschenklig ist.

7. Keilwellenverbinder nach einem der Ansprüche I bis 6. dadurch gekennzeichnet, daß als Feder (3) eine Druckfeder vorgesehen ist, die einerseits an der Spannhülse (4) und andererseits am Anschlag (11) des Mantelkäfigs (I) abstützt ist.

8. Keilwellenverbinder nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Anschlag (II) und Feder (3) ein Druckring (2) angeordnet ist.

9. Keilwellenverbinder nach einem der Ansprüche I bis 8. dadurch gekennzeichnet, daß der Mantelkälig (1) au» einem Präzisionsstahlrohr gebildet ist.

Die Erfindung betrifft einen Keilwellenverbinder für zwei fluchtende, außenverzahnte Keil- bzw. Zahnwellenenden, insbesondere im Antriebsbereich von Kraftfahrzeugen, mit einer zur Verzahnung der Wellenenden passend innenverzahnten Verbindungshülse, welcher eine die gleiche Innenverzahnung aufweisende Spannhülse koaxial zugeordnet ist, wobei die Verbindungshülse und die Spannhülse als getrennte Bauteile an einer ihrer Stirnseiten im Eingriff miteinander stehen und die benachbarten Stirnseiten der Hülsen mit Winkelnocken und den Winkelnocken entsprechenden Aussparungen versehen sind.

Im Antriebsbereich von Kraftfahrzeugen ist es bekannt, ?.ur Verlängerung des Achstrieblings, das ist

ίο das Antriebskegelrad des Differentials, durch Mne mit der Kardanwelle in Verbindung stehende Flanschantriebswelle bzw. zur Verbindung des Achstrieblings mit der Flanschantriebswelle eine Verbindungshülse als Mitnehmerverbindung für die beiden fluchtenden Keil- bzw. Zahn wellenenden vorzusehen. Die Verbindungshülse weist eine zur Verzahnung der Wellenenden passende, reziproke Verzahnung zur Aufnahme der Wellenenden auf. Dabei wird das eine Wellenende, hier das des Achstrieblings, mit Preßsitz und das andere, hier

M das der Flanschantriebswelle, mit Schiebesitz und unter Anwendung einer aushärtenden Klebemasse, sogenannten Eisenzements, in der Verbindungshülse aufgenommen. Mit der Zahl der je nach Einsatz des Kraftfahrzeugs mehr oder weniger häufigen Lastwechsel beim Wechsel von Antnebskraft auf Schubkraft und umgekehrt oder Änderungen der Drehmomentrichtung beim Umschalten von Vorwärts- auf Rückwärts-Fahrbetrieb des Kraftfahrzeugs und umgekehrt sowie infolge von nicht unerheblichen Temperaturschwankungen im Bereich der Verbindungshülse lockerte sich jedoch die Eisenzementverkittung. Dadurch wurde zwar die eine Längsverschiebung der Wellenenden bei Temperaturveränderungen verhindernde und zu nachteiligen Lagerbelastungen führende Festlegung zwi-

J5 sehen Flanschantriebswelle und Verbindungshülse aufgehoben. Doch traten mit der Lockerung der Verkittung und mit dem sich dadurch einstellenden Spiel zwischen den Keil- bzw. Zahnflanken ein hammerschlagartiges, klackendes Geräusch und starker Verschle.b bei Lastwechsel und Änderung der Drehmomentrichtung auf. Eine Erneuerung der Verkittung brachte nur kurzzeitig Abhilfe und nahm im 'ibrigen wegen der mehrere Stunden betragenden Aushärtezeit des Eisenzements erhebliche Zeit in Anspruch, in welcher das

Kraftfahrzeug nicht genutzt werden konnte.

Im Zusammenhang mit einer Wellenverbindung für den drehfesten Anschluß der Enden zweier koaxialer Wellen, die bei Angriff einer eine Ansprechwelle übersteigenden Kraft in axialer Richtung teleskopartig

so ineinander schiebbor sind, wie bei einer Lenkspindel in einer Sicherheitslenksäule, ist es. mit dem Ziel, das aufgebene Drehmoment in beiden Drehrichtungen spiel- und geräuschfrei übertragen zu können, bekannt (UE-OS 23 22 451). mindestens eines der cm Anschluß

SS beteiligten Wellenenden oder einen Abschnitt davon derart zu verformen bzw. zu tordieren. daß bei der Verformung der für den Spielausgleich der Wellenenden erforderliche Dreh- bzw. Torsionswinkel zur Erzeugung einer Rückfederungskraft, Jie größer ist als

eo das zu übertragende Drehmoment, überschritten wird. Konkret ist aus den F i g. 7 bis 9 dieser DE-OS 23 22 451 auch bekannt, eine Welle mit außenverzahntetn Wellenende in einer Hohlwelle mit innenverzahntem Hochwellenende form- und kraftschlüssig festzulegen, wobei der vordere Abschnitt des Hohlwellenendes gegenüber dem hinteren Abschnitt des Hohlwellenendes unter Verformung des Zwischenabschnitts um einen bestimmten Winkel tordiert und dabei die Verzahnung

zueinander versetzt wird. Diese Wellenverbindung besteht ausschließlich aus den zu verbindenden Wellenenden, wobei für wenigstens eines der Wellenenden eine spezielle Ausgestaltung vorzusehen ist Beim etwaigen Austausch der Wellenverbindung ist daher auch stets wenigstens eine der Wellen bzw. eines der Wellenenden auszutauschen. Für eine separates Bauteil zur Verbindung von zwei mit vergleichsweise hoher Umdrehungszahl rotierenden Keil- bzw. Zahnwellenenden, nämlich für einen Keilwellenverbinder, ist eine Anregung hierin !licht gegeben.

Als Zahnkupplung für Wellen ist aus der DE-PS 6 92 760 ein Keilwellenverbinder der einleitend genannten Gattung bekannt Dabei sind die die zwei Wellenenden aufnehmenden Hülsen, Verbindungshülse und Spannhülse, zur Meiaung eines, insbesondere bei wechselnden Drehmomenten zu Erschütterungen Anlaß gebenden Zahnspiels über eine an beiden Hülsen angreifende Mutter unter Verklemmen im Bereich der Winkelnocken gegeneinander verschiebbar und verspannbar und so im Betriebszustand relativ zueinander testgelegt

Eine selbsttätig Verschleiß kompensierende Nachstellung der beiden Hülsen ist hierbei nicht oder allenfalls durch eine etwa durch das Verspannen in den Hülsen erzeugte Reaktionskraft und daher nicht in einer einfach vorgebbaren, zuverlässigen und hohe Standzeiten gewährleistenden Weise gegeben.

Weiter ist es bei einer Vorrichtung für den automatischen Ausgleich des Spiels bei Keilwellenverbindungen, in radialer und in Umfangsrichtung, ohne dabei die Axialverschiebbarkeit der Verbindungsteile zu beeinträchtigen, bekannt (DE-GBm 69 33 918), ein Keilwellenende in einer Keilwellennabe festzulegen. Dabei ist an einem Endabschnitt der Nabe durch über den Umfang verteilte, axial verlaufende Einschnitte, eine Vielzahl von in radialer Richtung elastisch verformbaren Zahnsektoren ausgebildet, die von einem von einer Feder axial belasteten Ringkonus radial gegen das Keilwellenende und dabei jeweils in eine Zahnlücke gedruckt werden.

Zwar ist .iierbei eine selbsttätige. Verschleiß im Zahnkopfbereich kompensierende Nachstellung der Zahnsektoren der Nabe gegeben, jedoch ist entweder - falls die Zahnsektoren lediglich im Bereich des Kopfes von Zähnen des Wellenendes zur Anlage kommen — nicht sichergestellt, daß bei Lastwechsel Geräusche vermieden sind, oder — foils die Zahnsektoren im Bereich des Kopfes und der Flanken von Zähnen des Keilwellenendes zur Anlage kommen — nicht sichergestellt, daß auch bei den im Antriebsbereich von Kraftfahrzeugen auftrete./den Temperaturschwankungen stets ausreichende Axialverschiebbarkeit von Nabe und Weller.ende gegeben ist und daß ein Festsetzen dieser Teile sowie bei vergleichsweise hohen Umdrehungszahlen der Keilwellenverbindung ein Geräusch aufgrund der sich aneinanderreihenden Teile vermieden ist.

Danach kann der Erfindung die Aufgabe zugrundegelegt werden, in Ausräumung der vorgenannten Nachteile einen Keilwellenverbinder der einleitend genannten Gattung zu schaffen, der bei Lastwechsel und bei Änderung der Drehmomentrichtung eine zumindest geräusch- und verschleißarme Drehmomentübertragung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung bei einem Keilwellenverbinder der einleitend genannten Gattung durch die im Kennzeichen des Anspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Damit ist ein Keilwellenverbinder gegeben, der unabhängig von einem Lastwechsel bei Rotation in der am häufigsten gegebenen, beispielsweise bei der Vorwärtsfahrt eines Kraftfahrzeugs vorgegebenen Drehrichtung einen stets spielfreien Flankenkontakt herbeiführt und Schubkraft-kompensierend wirkt, der sich bei Verschleiß an den Ranken von Winkelnokken und Aussparung sowie im Keilwellenbereich selbsttätig nachstellt der eine Dämpfung von Drehmomentstößen auch infolge von Drehrichtungsänderungen gestattet der durch einen verspannten Schiebesitz einen unbehinderten Ausgleich von temperaturbedingten Längsverschiebungen der aufgenommenen Wellenenden sicherstellt und der eine zum Nachrüsten bestehender Anlagen geeignete, geschlosssene und wartungsfreie Montageeinheit darstellt in der eine einmal eingebrachte Molybdänsulfid-gebundene Fettung trotz des Einflusses der Zentrifugalkraft im rotierenden Mantelkäfig verbleibt

Anhand der beigefügten Zeichnungen wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel detailliert beschrieben. Es zeigt

Fig 1 in einer teilweise aufgebrochenen Seitenansicht einen Keilwellenverbinder nach der Erfindung mit einem rohrförmigen Mantelkäfig als Gehäuse und

F i g. 2 jeweils im Längsschnitt die im Manteikäfig aufgenommenen Bauteile in einer auseinandergezogenen Darstellung.

F i g. 1 zeigt einen Keilwellenverbinder als geschlos-

sene. konpakte Bau- und Montageeinheit. Das zylinderförmige Gehäuse des Keilwellenverbinders wird von einem rohrförmigen Mantelkäfig 1 gebildet. Dieser Mantelkäfig 1 ist aus einem Präzisionsstahlrohr gefertigt. Innerhalb des Mantelkäfigs 1 und zwischen am

tf Mantelkäfig i ausgebildeten Anschlägen II, 12, die hier von an den Rändern des Mantelkäfigs I ausgebildeten Endinnenbördeln gebildet sind, sind die nachstehenden, in F i g. 2 einzeln angeordneten Bauteile aufgenommen: eine Verbindungshülse S. Spannhülse 4. eine Druckfeder als Feder 3 und ein kalibrierter Druckring 2.

Der Zusammenbau des Keilwellenverbinders erfolgt in der Weise, daß auf der einen Seite des rohrförmigen Mar'elkäfigs t zunächst ein Innenbördel als Anschlag 12 ausgebildet wird, dann die einzelnen Bauteile in der gezeigten Anordnung eingeordnet, unter wegbegrenzender Vorspannung der Feder 3 mit einer Vorspannlehre belastet und schließlich durch Ausbilden eines zweiten Innenbördels als Gegenanschlag 11 im Mantelkäfig f festgelegt werden.

Die Verbindungshülse S und die Spannhülse 4 weisen jeweils dieselbe Innenverzahnung 42, 52 auf, die der Außenverzahnung der aufzunehmenden und zu verbindenden — hier nicht gezeigten — Keilwellenenden entspricht. Durch die über den Druckring 2 am Anschlag 11 abgestützte Druckfeder als Feder 3 wird die Spannnüise 4 gegen die Verbindungshülse S belastet. Da die Verbindungshülse S mit der anderen Seite am Anschlag 12 des Mantelkäfigs 1 anliegt, bilden die Bauteile, insbesondere Verbindungshülse S und Spannhülse 4. innerhalb des Mantelkäfigs 1 eine axial vorgespannte Einheit.

An den benachbarten Stirnseiten 40, 50 der Verbindungshülse 5 und der Spannhülse 4 sind hier einerseits Winkelnocken 41 und andererseits den Winkelnocken 41 entsprechende Winkelkeilnuten oder Aussparungen 51 ausgebildet. Von den wenigstens zwei über den l.'mfang ve-teilt angeordneten, beispielsweise durch Fräsen gefertigten Winkelnocken 41 ist in den

Figuren lediglich einer gezeigt, der die Form eines gleichschenkligen Dreick-Zahns aufweist. Im nicht montierten Zustand des Keilsvellenverbinders stehen die im Mantelkäfig 1 aufgenommenen und von der Druckfeder als Feder 3 belasteten Verbindungshülse 5 und Spannhülse 4 über die Winkelnocken 41 und Aussparungen 51 im Eingriff miteinander. Eine Schwenkbewegung von Verbindungshülse 5 und Spannhülse 4 relativ zueinander ist nur bei einer Axialbewegung der Spannhülse 4 gegen die Spannkraft der Feder 3 möglich. Dabei gleiten bzw. verschieben sich die Flanken der Winkelnocken 41 an den entsprechenden Flanken der Aussparungen 51 wie auf einer schiefen Ebene.

In F i g. 1 sind die Verzahnungen 42, 52 von Verbindungshülse 5 und Spannhülse 4 ohne Versatz einander angeordnet. Diese Position von Verbindungshülse 4 stellt sich dar, wenn in F i g. 1 von rechts gesehen ein — hier nicht gezeigtes — Keilwellenende durch die Spannhülse 4 hindurch in die Verbindungshülse 5 eingeschoben worden ist. Ist kein Wellenende in den Keilwellenverbinder eingeschoben, wie dies in der Regel im nichteingebauten Zustand des Keilwellenverbinders — beispielsweise bei der Lagerung als Ersatzteil — der Fall ist, zentrieren sich die Winkelnocken 41 unter beidseitigem Flankenkontakt in den Aussparungen 51 und die Verzahnungen 42, 52 sind — wie in F i g. 2 dargestellt — versetzt zueinander angeordnet. Ein Wellenende kann daher durch die Spannhülse 4 nur dann in die Verbindungshülse 5 weiter eingeschoben werden, wenn das Wellenende mit der Spannhülse 4 gegen eine Rückstellkraft bis zur Aufhebung des Versatzes — hier 1/2 Modul — der Verzahnungen 42,52 gedreht worden ist und damit die von der Verzahnung

52 gebildete Sperre aufgehoben ist.

An einem Anwendungsbeispiel wird nachstehend die Montage eines Keilwellenverbinders beschrieben. Dabei war eine herkömmliche Verbindungshülse als Wellenverbindung zwischen Achstriebling und Flanschantriebswelle durch einen Keilwellenverbinder zu ersetzen. Nachdem die herkömmliche Verbindungshülse demontiert und die Achswellen über die Handbremse bzw. durch Bodenkontakt der Räder festgelegt worden sind, wird der Keilwellenverbinder mit der von der Spannhülse 4 abgewendeten Seite der Verbindungshülse 5 auf die Preßsitz-Außenverzahnung des Achstrieblings unter Zuhilfenahme eines von der entgegengesetzten Seite her in den Keilwellenverbinder einzuführenden, wegbegrenzenden Werkzeugs aufgeschlagen. Ferner wird das Wellenende der Flanschantriebswelle bis zu der von der Verzahnung 52 der Verbindungshülse 5 gebildeten Sperre in die Spannhülse 4 eingeschoben. Mittels eines an der Flanschantriebswelle angreifenden Vorspannschlüssels wird diese daraufhin um 1/2 Modul der Verzahnung entgegen der kücksteü- und Spannkraft der Spannhülse 4 gedreht. Nachdem der Versatz der Verzahnungen 42, 52 aufgehoben worden ist, kann die Flanschantriebswelle in die Verbindungshülse 5 hineingleiten und der Einbau des Keilwellenverbinders ist abgeschlossen. Die Richtung der Rückstell- und Spannkraft der Spannhülse 4 ist dabei so vorzugeben, daß sie mit der Haupt-Drehrichtung übereinstimmt. Ist bei Blick auf die Stirnseite des Achstrieblings zur Vorwärfsfahrt des Kraftfahrzeugs im Uhrzeigersinn, so ist die Spannhülse 4 im Gegenuhrzeigersinn vorzuspannen, so daß im Hauptlastbereich ein permanenter Flankenkontakt gegeben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:

1. Keilwellenverbinder für zwei fluchtende, außenverzabnte Keil- bzw. Zahnwellenenden, insbesondere im Antriebsbereich von Kraftfahrzeugen, mit einer zur Verzahnung der Wellenenden passend innenverzahnten Verbindungshülse, welcher eine die gleiche Innenverzahnung aufweisende Spannhülse koaxial zugeordnet ist, wobei die Verbindungshülse und die Spannhülse als getrennte Bauteile an einer ihrer Stirnseiten im Eingriff miteinander stehen und die benachbarten Stirnseiten der Hülsen mit Winkelnocken und den Wmkelnocken entsprechenden Aussparungen versehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß