DE3210389C2

DE3210389C2 - Kupplung zum verdrehsicheren Kuppeln eines Wellenflansches mit dem Gelenkring eines Gleichlaufgelenkes

Info

Publication number: DE3210389C2
Application number: DE19823210389
Authority: DE
Inventors: Götz von 7336 Uhingen Hiddessen; Einhard 7300 Esslingen Kleinschmit
Original assignee: Daimler Benz AG
Current assignee: Daimler Benz AG
Priority date: 1981-09-14
Filing date: 1982-03-20
Publication date: 1985-01-10
Also published as: DE3210389A1

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsanordnung zum verdrehsicheren Verspannen von mit ihren Stirnflächen einander zugekehrten Flanschen mittels in Flanschbohrungen angeordneten Schraubverbindungen. Hierzu sind an der Stirnfläche wenigstens eines Flansches mindestens bereichsweise durch Einprägungen gebildete Oberflächenaufwerfungen vorgesehen, die sich beim Zusammenspannen der Flansche in die andere Flanschstirnfläche eingraben. Dadurch unterbleibt im Falle von an den Flanschen in einander entgegengesetzten Richtungen wirksam werdenden relativ hohen Drehmomenten eine gegenseitige Verschiebung der Flansche.

Description

Die Erfindung betrifft eine Kupplung zum verdrehsicheren Kuppeln eines Welleflansches mit dem Gelenkring eines Gleichlaufgelenkes, das an seiner dem Wellenflansch zugekehrten Seite durch eine von einer stirnseitigen Vertiefung des Wellenflansches aufgenommene Abdichtkappe verschlossen ist, mit den im Oberbegriff von Anspruch 1 aufgeführten Merkmalen.

Eine Kupplung dieser Art ist bereits bekannt (DE-AS 12 23 200). Sie ist als Scheibenkupplung ausgelegt und dient dazu, zwei Wellen drehfest miteinander zu verbinden.

Das Drehmoment wird dabei ausschließlich durch Reibung übertragen, wodurch es möglich ist, den Schraubenquerschnitt der die Wellenflansche miteinander verspannenden Schraubverbindungen und somit auch die Dickenabmessungen der Flansche bzw. den Materialaufwand entsprechend zu verringern.

ίο Der erforderliche Reibungswiderstand zwischen den zu verspannenden Flanschstirnflächen ist durch Aufrauhen ihrer gesamten Oberfläche zur Erzeugung von Erhöhungen und Vertiefungen erreicht, was durch Körnung, Grobsandblasen oder Kreuzriefung bewerkstelligt werden kann.

Der erhöhte Reibungskontakt zwischen den Flanschen wird durch eine zwischen diesen angeordnete Zwischenlage aus Metall erzielt, das weicher ist als das der Flansche, aber doch so hart, daß die Zwischenscheibe beim Verspannen der Flansche nicht aus dem Raum zwischen denselben verdrängt wird.

Die durch die Aufrauhung erzeugten harten, vorstehenden Oberflächenteile der Flanschstirnflächen pressen sich dabei in die weichere Zwischenscheibe ein, so daß der Oberflächen der Zwischenscheibe einem negativen Abbild der Oberflächenstruktur der Flanschstirnflächen gleichen und sich somit eine Verhakung bzw. gegenseitige Verriegelung dieser Flächen ausbildet
Die durch die Oberflächenstruktur der Flanschstirnflächen gebildeten Vertiefungen gehen zum überwiegenden Teil ineinander über, d. h, diese stehen miteinander in Verbindung, wobei das durch die Erhöhungen der Stirnflächen verdrängte Material der Zwischenlage nicht alle diese Vertiefungen ausfüllt Aus diesem Grunde könnte die Zwischenlage nicht zugleich auch Dichtfunktion erfüllen, um beispielsweise einen zwischen den Flanschen vorhandenen Zwischenraum in radialer Richtung abzudichten, da sich durch die Vertiefungen zwischen den Flanschstirnflächen und der Zwischenlage ein Sickerlabyrinth ausbilden würde.

Überdies können mit dieser Kupplung nur kleinere Drehmomente schlupffrei übertragen werden, da die nur schwach ausgebildeten Erhöhungen und Vertiefungen an den Flanschstirnflächen sich nicht sehr tief in die Zwischenlage eingraben.

Eine solche Kupplung ist deshalb nicht zum verdrehsicheren Kuppeln eines Wellenflansches mit dem Gelenkring eines Gleichlaufgelenkes geeignet, zwischen welchen Teilen sowohl große wechselseitige Drehmomente zu übertragen als auch eine in radialier Richtung dichte Verbindung herzustellen ist, um zu vermeiden, daC das in das Gleichlaufgelenk eingebrachte Schmierfett mit der Zeit aus diesem entweichen kann. Dabei sind solche Gleichlaufgelenke üblicherweise an deren dem Wellenflansch zugekehrten Seite durch eine von einer stirnseitigen Vertiefung des Wellenflansches aufgenommenen Abdichtkappe verschlossen, deren Rand zwischen Gelenkring und Wellenflansch eingespannt ist.
Es verbietet sich deshalb die Verwendung der bekannten Kupplung zum gegenseitigen verdrehsicheren und abdichtenden Verspannen von Gelenkring und Wellenflansch.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Kupplung mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Anspruch 1 anzugeben, mit deren Hilfe bei geringem Materialaufwand ein Wellenflansch mit dem Gelenkring eines durch eine Abdichtkappe verschlossenen Gleichlaufgelenkes unter Aufrechterhaltung einer verlustfrei-

en Klemmkraft und bei hoher wechselseitiger Drehmomentbeaufschiagung durchrutschfest verspannbar und dabei eine zuverlässige Dichtheit in radialer Richtung zwischen den miteinander zu kuppelnden Teilen erreichbar ist

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst

In diesem Falle bildet der Rand der Abdichtkappe zugleich die Zwischenlage bzw. ein sowohl die reibungsschlüssige Verdrehsicherung als auch die Abdichtung bewerkstelligendes Kupplungselement Dabei wird die Reibschlüssigkeit und Dichtheit durch die meißelschlagförmigen Einprägungen und deren Anordnung zumindest an der dem Rand der Abdichtkappe zugekehrten Stirnfläche des Gelenkringes erreicht

Beim Zusammenspannen von Gelenkring, Rand der Abdichtkappe und Wellenflansch graben sich die sich radial erstreckenden und durch die meißelschlagförmigen Einprägungen gebildeten Oberflächenaufwerfungen der Gelenkringstirnfläche in die entsprechende Stirnfläche des Randes der Abdichtkappe ein, wobei ein ungehindertes örtliches Fließen des Materials der Abdichtkappe in die Einprägungen hinein erfolgt, die dadurch vollständig vom Material der Abdichtkappe ausgefüllt werden. In gleicher Weise bildet sich eine formschlüssige Verbindung zwischen dem Wellenflansch und dem Rand der Abdichtkappe aus.

Aufgrund der relativ großen Tiefe der Einprägungen ist dabei sichergestellt, daß bei Wirksamwerden von ineinander entgegengesetzten Richtungen wirkenden, verhältnismäßig hohen Drehmomenten eine gegenseitige Verschiebung der miteinander verspannten Teile nicht erfolgen kann.

Der Formschluß zwischen den drei miteinander verspannten Teilen gewährleistet außerdem die angestrebte Dichtheit auch dann, falls einmal die von Einprägungen freien, planen Stirnflächenteile bereichsweise im Zusammenwirken mit dem Rand der Abdichtkappe ihrer Dichtfunktion nicht mehr gerecht werden sollten.

Die meißekchlagförmigen Einprägungen können dabei in einem sich etwa vom Teilkreis der Schraubverbindungen bis zum Außenumfang des Gelenkringes erstreckenden Bereich oder innerhalb des Teilkreises vorgesehen sein.

Dabei kann für die durchrutschfeste und dichte Verbindung der miteinander zu verspaarenden Teile eine Anordnung der meißelschlagförmigen Einprägungen nach Anspruch 2 ausreichend sein.

Eine bevorzugte Anordnung der meißelschlagförmigen Einprägungen ist Gegenstand des Anspruches 3, da im Bereich der die Schraubverbindungen aufnehmenden Bohrungen in verspanntem Zustand von Gelenkring, Abdichtkappenrand und Wellenflansch die größte Flächenpressung erreicht wird.

Sofern auch der Wellenflansch mit meißelschlagförmigen Einprägungen ausgestattet ist, ergibt sich eine vorteilhafte Anordnung nach Anspruch 4. Es läßt sich dadurch ein besonders wirksamer Verzahnungseffekt erzielen, der ein ungehindertes örtliches Fließen des Randmaterials der Abdichtkappe beim Verschrauben eo von Gelenkring und Ringflansch ermöglicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der meißelschlagförmigen Einprägungu'i sind "Gegenstand der Ansprüche 5 und 6.

In der Zeichnung ist i?in Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen kupplung zum verdrehsicheren und abdichtenden Kuppeln eines Wellenflansches mit dem Gelenkring eines Gieichlaufgelenkes dargestellt.

Es zeigt

F i g. 1 einen Längsschnitt durch ein Gleichlaufgelenk, das mittels der Kupplung mit dem Wellenflansch eines Anschlußwelle gekuppelt ist,

Fig.2 einen Teilschnitt entlang der Linie H-II der Fig. 1, in größerem Maßstab als F i g. 1,

F i g. 2a einen Teilschnitt ähnlich F i g. 2 durch eine Konstruktionsvariante einer Verbindungsanordnung gemäß F ig. 1,

Fig.3 eine Teilansicht einer Flanschstirnfläche des einen der miteinander zu verbindenden Flansche,

F i g. 4 eine Teilansicht der Flanschstirnfläche des anderen der beiden miteinander zu verbindenden Flansche.

Gemäß F i g. 1 ist der mit 10 bezeichnete, als Ringflansch ausgebildete Wellenflansch durch das Randstück eines mit einer Anschlußwelle 12 einstückigen Flanschgehäuses 14 gebildet. Anschlußwelle 12 mit Flanschgehäuse 14 sind Bestandteil eines als Ganzes mit 16 bezeichneten, an sich bekannten Gleichlaufgelenks, mit dessen Hilfe beispielsweise eine %:. ainem Rad eines Kraftfahrzeuges führende Antriebswelle 18 durch die Anschlußwelle 12 antreibbar ist

Der Ringflansch 10 und ein äußerer, mit diesem zu verbindender Gelenkring 20 des Gleichlaufgelenkes 16 bilden Bestandteile einer Kupplung zum verdrehsicheren Kuppeln des Flanschgehäuses 14 mit dem Gleichlaufgelenk 16. Hierzu ist der Gelenkring 20 von achsparallelen Bohrungen 22 durchdrungen, welchen im Ringflansch 10 koaxiale Gewindebohrungen 24 zugeordnet sind, in die in die Bohrungen 22 eingebrachte Befestigungsschrauben 26 einschraubbar sind. Es ist klar, daß auf den Gewindeschaft der Befestigungsschrauben 26 auch eine Gewindemutter aufschraubbar sein könnte, wozu allerdings am Ringflansch 10 in radialer Richtung mehr Freiraum vorhanden sein müßte.

Um Ringflansch 10 und Gelenkring 20 mit Hilfe der Befestigungsschrauben 26, deren Schaft mit relativ großem radialem Abstand in den Bohrungen 22 angeordnet ist, verdrehsicher zu verspannen, ist deren Stirnfläche 10' bzw. 20' an ihrer Oberfläche so verändert, daß im Zusammenwirken mit einer zwischen diesen eingebrachten Zwischenlage 28 eine formschlüssige Verbindung dieser Teile 20 zustande kommt.

Zu diesem Zweck weisen die einander zugekehrten Stirnflächen 10' und 20' im Bereich der Bohrungen 22 insbesondere einander paarweise zugeordnete Erhöhungen bzw. Oberflächenaufwerfungen 30 auf, die durch entsprechende, gemäß F i g. 2, einen V-förmigen Querschnitt aufweisende, meißelschlagförmige Einprägungen 32 gebildet sind.

Diese Einprägungen 32 erstrecken sich, wie aus den F i g. 3 und 4 hervorgeht, senkrecht zur möglichen Verschiebtriditung von Ringflansch 10 und Gelenkring 20 bzw. radial zu deren Achse. Die Bereiche, in welchen sich die Oberflächenaufwerfungen 30 befinden, erstrekken sich in Umfangsrichtung von Ringflansch 10 und Gelenkring 20 symmetrisch zu ihren Bohrungen 22 bzw. Gewindebohrunge.n 24 über eine Fläche, die vorzugsweise dem doppelten Durchmesser der Bohrungen 22 und Gewindebohrungen 24 entspricht. Bevorzugt wird jedoch ein Bereich, der ungefähr dem doppelten Durchmesser des Schraubenkopfes der Befestigungsschrauben 26 entspricht, in welchem Bereich die Spannkräfte optimal wirksam sind.

Wie aus den F i g. 3 und 4 ersichtlich ist, erstrecken sich außerdem die Oberflächenaufwerfungen bzw. die sie bildenden Einprägungen 32 in etwa vom Teilkreis

5

der Bohrungen 22 bzw. der Gewindebohrungen 24 bis

zum Außenumfang von Ringflansch 10 und Gelenkring .-.·

20. Dadurch wird eine besonders wirksame Dichtheit :

zwischen den Flanschen und der Zwischenlage 28 inner- :■>

halb der Teilkreisringfläche erzielt.

Die erfindungsgemäß zwischen Ringflansch 10 und .-n

Gelenkring 20 vorgesehene Zwischenlage 28 besteht '-1

aus Blech, dessen Druckfestigkeit geringer ist als diejenige der beiden Teile 10 und 20. Sie bildet eine Abdichtkippe 28', die sich in das Flanschgehäuse 14 hineinerstreckt. Die Zwischenlage 28 wird demgemäß durch ein flanschartig ausgebildetes Randstück dieser Abdichtkappe 28' gebildet, das mit einem Teilstück in Achsrichtung umgebördelt ist und am Außenumfang des Gelenk- , ringes 20 anliegt. is

Dieses Kappenrandstück ist koaxial zu den Bohrungen 22 und Gewindebohrungen 24 angeordneten Bohrungen für den Durchtritt der Befestigungsschrauben 26 ausgestaltet.

33 bezeichnet noch einen aus Blech geformten Haltekragen, der ebenfalls am Gelenkring 20 mittels eines Befestigungsringes 34 gehalten ist, und an welchem eine das Gleichlautgelenk 16 an der der Abdichtkappe 28' gegenüberliegenden Seite gegenüber der Atmosphäre verschlossen haltende Manschette 36 befestigt ist.

Beim Zusammenspannen von Ringflansch 10 und Gelenkring 20 vermögen die Oberflächenaufwerfungen 30 ■ an deren Stirnflächen 10', 20' sich in die zugekehrten

Stirnflächen des Randstückes 28 der Abdichtkappe 28' ,

einzugraben, weil deren Druckfestigkeit höher ist als 30 ;'

diejenige des Randstückes 28. Dabei kann das zur Ver- f

drängung kommende Material auch in die meißelschlag- ;''

formigen Einprägungen 32 einfließen, so daß sich zwi-

sehen den Stirnflächen 10' und 20' und dem Randstück ^j

28 eine formschlüssige Verhakung ergibt, die eine abso- 35 '-■]

lut rutschfeste Verdrehsicherung schafft und demgemäß

auch an den Stirnflächen 10' und 20' wirksam werdende -

hohe, wechselseitige Drehmomente nicht in der Lage

sind, Ringflansch 10 und Gelenkring 20 relativ zueinan- ^

der zu verdrehen. Dabei kann es für die erforderliche

Dichtfunktion ausreichen, wenn meißelschlagförmige ^;

EinprSgungen 32 nur in den schmiermittelseitigen Flansch eingebracht werden.

Fig.2 zeigt, daß die meißelschlagförmigen Einprägungen 32 an beiden Stirnflächen 10' und 20' derart versetzt zueinander angebracht sind, daß sie auf Lücke liegen. Es kommt dadurch ein besonders wirksamer Verzahnungseffekt zustande, der ein ungehindertes örtliches Fließen des die Zwischenlage bildenden Bleches beim gegenseitigen Verschrauben von Ringflansch 10 und Gelenkring 20 e/möglicht

Die meißelschlagförmigen Einprägungen 32 sind im Querschnitt spitzwinklig, wobei der Winkel zwischen 34° bis 55°, vorzugsweise 45°, betragen kann. Die Tiefe der Einprägungen 32 ist vorzugsweise 0,4 mm, wobei dann Oberflächenaufwerfungen 30 in einer Höhe von ca. 0,1 mm entstehen. "

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig.2a sind z.B. am Ringflansch 10 anstelle der durch Einprägungen 32

gebildeten Oberflächenaufwerfungen 30 Bearbeitungs- 60 Ά

riefen 40 mit vorzugsweise gleichmäßiger Tiefe vorge- - ',2

sehen, die eine Oberflächenrauhigkeit schaffen, durch

weiche sich gleichfalls ein Verzahnungseffekt mit dem β

Randstück 28 der Abdichtkappe 28' erzielen läßt. g

65 £

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen ΐ-

Claims

Patentansprüche:

1. Kupplung zum verdrehsicheren Kuppeln eines Wellenflansches mit dem Gelenkring eines Gleichlaufgelenkes, das an seiner dem Wellenflansch zugekehrten Seite durch eine von einer stirnseitigen Vertiefung des Wellenflansches aufgenommene Abdichtkappe verschlossen ist, mit einer metallischen Zwischenlage, die zwischen an ihrer Oberfläche Erhöhungen und Vertiefungen aufweisenden und mittels Schraubenverbindungen miteinander verspannbaren Stirnflächen einspannbar ist, und deren Druckfestigkeit gegenüber derjenigen der Erhöhungen geringer ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenlage (28) die Abdichtkappe (28') bildet, daß an den der Zwischenlage (28) zugekehrten Stirnflächen (10'; 20') von Wellenflansch (to) und Gelenkring (20) in Umfangsrichtung wenigstens bereichsweise sich radial erstreckende Erhöhungen (30) und Vertiefungen angeordnet sind, von denen zumindest diejenigen des Gelenkringes (20) durch meißelschlagförmige Einprägungen (32) gebildet sind und daß sich die Erhöhungen (30) und Vertiefungen etwa vom Teilkreis von Bohrungen (22) für die Schraubenverbindungen (26^in Richtung Innenoder Außenumfang von Gelenkring (20) und Wellenflansch (10) erstrecken.

2. Kupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die meißelschlagförmigen Einprägungen (32) im Bereich zumindest eines Teiles der die Schraubverbindungen (26) aufrahmenden Bohrungen (22,24) angeordnet sind.

3. Kupplung nach Anspruch 1 c-ier 2, dadurch gekennzeichnet, daß die meißelschlagförmigen Einprägungen (32) in Umfangsrichtung der Stirnfläche sich im wesentlichen symmetrisch zu den Bohrungen (22, 24) über einer Bereich erstrecken, der mindestens dem doppelten Durchmesser der Bohrungen (22,24) entspricht.

4. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die meißelschlagförmigen Einprägungen (32) an den Stirnflächen (10', 20') von Gelenkring (20) und Wellenflansch (10) in Umfangsrichtung zueinander versetzt vorgesehen sind.

5. Kupplung nach einem der vorhergehen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die meißelschlagförmigen Einprägungen (32) im Querschnitt spitzwinklig sind, und den Winkel zwischen 35° und 50°, bevorzugt 45°, beträgt.

6. Kupplung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch bekennzeichnet, daß die Tiefe der meißelschlagförmigen Einprägungen (32) ungefähr 0,4 mm und die Höhe der Erhöhungen (30) ca. 0,1 mm ist.