DE3246233A1 - Vorrichtung zum uebertragen eines drehmomentes - Google Patents

Vorrichtung zum uebertragen eines drehmomentes

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DE3246233A1 DE19823246233 DE3246233A DE3246233A1 DE 3246233 A1 DE3246233 A1 DE 3246233A1 DE 19823246233 DE19823246233 DE 19823246233 DE 3246233 A DE3246233 A DE 3246233A DE 3246233 A1 DE3246233 A1 DE 3246233A1
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Description

Vorrichtung zum Übertragen eines Drehmomentes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Übertragen eines Drehmomentes von einem treibenden auf ein angetriebenes Teil, welche zumindest teilweise koaxial zueinander angeordnet sind, mittels an beiden Teilen angebrachten Verzahnungen und einer Anpreßmutter bzw. Anpreßschraube, insbesondere von einem Gleichlaufdrehgelenk eines angetriebenen Rades eines Motorfahrzeuges auf die zum Befestigen des Rades vorgesehenen Radnabe, wobei eines der beiden Teile mit zur Achse beider Teile parallelverlaufenden, auf dem Umfang verteilt angeordneten Zähnen und das andere Teil mit einem sich erweiternden Bereich in Gestalt eines Kegelstumpfmaateis mit auf der Mantelfläche angeordneten Zähnen versehen ist, welche unter einem Winkel zur Achse beider Teile verlaufen, deren gedachten Verlängerungen die Achse in einem Punkte schneiden, und wobei zwischen beiden Verzahnungen ein im Querschnitt etwa dreieckförmiger Ring aufgenommen ist, welcher in seiner Bohrung und auf seiner eine Dreieckfläche bildenden Außenseite mit zu den Zähnen der beiden anderen Teile korrespondierenden Zähnen versehen ist, gegen welche die Mutter bzw. Schraube anpreßbar ist. ;
BAD ORIGINAL
Eine Vorrichtung dieser Art wurde schon in der EP-Anmeldung 59 339 vorgeschlagen. Hierbei wurde bereits die Bedeutung erkannt/ zum Übertragen eines Drehmomentes von einem treibenden auf ein angetriebenes Teil einen in seiner geometrischen Konfiguration etwa dreieckförmig ausgebildeten und sowohl an seiner Außen- als auch an seiner Innenseite mit Verzahnungen versehenen Ring zu verwenden. Der mittels einer Mutter in Axialrichtung zu fixierende Ring steht dabei mit korrespondierenden Verzahnungen im Eingriff, welche ihrerseits sowohl am treibenden als auch am getriebenen Teil der dem Übertragen des Drehmomentes insgesamt dienenden Vorrichtung angeordnet sind.
Wenngleich der die insoweit schon vorgeschlagene Erfindung tragende Gedanke der Benutzung eines Zahnringes an sich richtig ist, ist dieser jedoch noch keineswegs optimal ausgebildet, zumal er weder eine Zentrierung der zu verbindenden Bauteile gestattet, noch in Axialrichtung deren Verspannung gewährleistet. Angesichts dessen hat sich die vorliegende Erfindung die Aufgabe gestellt, den bisher lediglich der Drehmomentübertragung dienenden ,Zahnring dergestalt zu vervollkommnen, daß er zugleich auch zum Zentrieren der Bauteile sowie zum Erzeugen notwendiger axialer Verpannung herangezogen werden kann. Unter Berücksichtigung dieser Erkenntnisse läßt sich der Zahnring sowohl in funktioneller und baulichmontagemäßiger Hinsicht als auch fabrikatorisch optimieren.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen metallischen, elastisch und/oder plastisch deformierbaren Ring, dessen die äußeren Zähne tragende Mantelfläche gegenüber seiner parallel zur Rotationsachse angeordneten Innenverzahnung einen Winkel CO von etwa 15°.,.45°, vorzugsweise jedoch 30°, umschließt.
* BAD ORIGINAL
In sinnvoller Ausgestaltung dieses die vorgeschlagene Erfindung tragenden Gedankens ist vorgesehen, sowohl Außen- als auch Innenverzahnung als Spitzverzahnungen auszubilden.
Ein anderes wesentliches Erfindungsmerkmal besteht darin/ daß die Zähne der Innenverzahnung im Verhältnis zu den Zähnen der Außenverzahnung versetzt angeordnet sind, derart/ daß jeweils die Spitze eines Zahnes der einen Verzahnung und der Zahngrund zwischen zwei Zähnen der anderen Verzahnung in einer Ebene liegen.
Von erfindungswesentlicher Bedeutung ist auch das Merkmal, zwischen den Zähnen der Innenverzahnung und den Zähnen eines dazu korrespondierenden anderen Teiles in gegeneinander nicht verspanntem Zustand ein Spiel von etwa 0,05...0,2 mm' vorzusehen.
Abgerundet und vervollkommnet wird die insoweit vorgeschlagene Erfindung schließlich noch dadurch, daß der Ring unter Einschluß seiner Verzahnungen durch Präzisionsumformting, insbesondere Kaltumformung, hergestellt ist.
Mit der vorgeschlagenen Erfindung geht eine Reihe vofc "Vorteilen einher: ;,
Infolge der mit Vorbedacht gewählten geometrischen Konfiguration des Zahnring-Querschnittes in Gestalt eines Keiles, läßt sich bei Anzug einer Mutter bzw. Schraube nicht nur die Übertragung eines Drehmomentes von einem treibenden auf ein
BAD ORIGINAL
angetriebenes Teil bewerkstelligen, sondern gleichermaßen auch ein lagegenaues und zudem spielfreies Zentrieren dieser Bauteile sowie schließlich ein Verspannen eines zwischen treibenden und angetriebenen Teil angeordneten, etwa mehrreihigen Wälzlagers. Die Keilwirkung des Zahnringes wird vor allem durch die Wahl eines KeilwinkelsGOvon etwa 15°...45°, vorzugsweise jedoch 30°, begünstigt, weil dieser Winkelbereich bereits im Gebiete der Selbsthemmung liegt.
Begünstigt werden Keilwirkung und spielfreie Radiallagerung bzw. Zentrierung zudem durch die Anwendung von Spitzverzahnungen einerseits und die versetzte Anordnung der Zähne der Innenverzahnung im Verhältnis zu den Zähnen der Außenverzahnung andererseits. Weiterhin erweist es sich als eminenter Vorteil, in unverspanntem Zustand zwischen den Zähnen der Innenverzahnung und den Zähnen eines dazu korrespondierenden anderen Teiles ein angemessen großes Spiel vorzusehen, welches beim Gegeneinanderverspannen gegen Null tendierend verringert wird.
Selbstverständlich erschöpfen sich die Vorteile der Erfindung nicht allein schon in den vorstehend erwähnten:
Eine wesentliche Voraussetzung für die Wirksamkeit der keilförmigen Verspannung und spielfreien Zentrierung ist auch eine wohlüberlegte Werkstoffwahl für den Zahnring, der unter Anzug der Mutter (Schraube) eine elastische bzw. eine sogar bis in den plastischen Bereich hineinreichende Verformung gestattet. Die Werkstoffwahl ist zudem auch aus herstellungsmäßig-fabrikatorischer Sicht von nicht unerheblicher Bedeu-
tung, weil der Ring unter Einschluß seiner Verzahnungen
mittels Präzislonsumformung» insbesondere Kaltumformung, herzustellen ist. Eine solche Herstellungsart bat bekannterweise den Vorteil höchster Präzision unter Vermeidung jeglicher mechanischen Nachbearbeitung sowie, auch den Vorteil relativer Preisgünstigkeit.
In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel dargestellt.
Dabei zeigt
Fig. 1 . eine Radlageranordnung mit einem verzahnten
Ring, dessen Querschnitt einem Keil entspricht,
Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Ausführungsform der Radlageranordnuhg nach Fig. 1, jedoch ebenfalls mit einem verzahnten Ring, dessen Querschnitt keilförmig ist,
Fig. 3 die Vorderansicht eines mit Verzahnungen
versehenen Ringes,
Fig. 4 einen Vertikalschnitt durch den Ring nach
Fig. 3 entlang der Linie III....III, und schließlich
Fig. 5 ein Werkzeug zum Herstellen eines verzahnten
Ringes mittels Kaltumformung.
BAD
Die Radlagerung mit einem Gleichlaufdrehgelenk für ein Motorfahrzeug nach Fig. 1 besteht im wesentlichen aus einer Radnabe 1, an derem Ende ein Flansch 2 angeordnet istr welcher dem Befestigen eines - nicht dargestellten - Rades dient. Die Radnabe 1 ist mit einem zylindrischen Ansatz 3 versehen; der Ansatz dient dabei der Aufnahme der inneren Lagerringe 4 eines Wälzlagers. In den Lagerschalen der inneren Lagerringe 4 sind in an sich bekannter Weise Walzkörper 5 in Rillen angeordnet , welche in einem äußeren Lagerring 6 abrollen. Der Träger 7 der Radlagerung dient der Befestigung am - nicht dargestellten - Motorfahrzeug. In der Bohrung 8 des Ansatzes 3 ist der Zapfen 9 des äußeren Gelenkkörpers 10 eines ebenfalls nicht weiter dargestellten Gleichlaufdrehgelenkes gelagert. Der Zapfen 9 ist dabei an seinem dem Gleichlaufdrehgelenk abgekehrten Ende mit einer Längsverzahnung 9a versehen. In diese Verzahnung greift eine korrespondierende Verzahnung 11 des Ringes 12 ein. Dieser Ring ist im Querschnitt keilförmig ausgebildet; der Keilwinkel OO beträgt etwa 15°...45°, vorzugsweise jedoch 30°. In unverspanntem Zustand besteht zwischen der Verzahnung 9a des Zapfens 9 und der Verzahnung 11 des Ringes 12 ein Spiel von etwa 0,05...0,2 mm. Die Außenverzahnung 13 des Ringes 12 steht ihrerseits mit einer korrespondierend ausgebildeten Gegenverzahnung la der Radnabe 1 in Eingriff. Die Mutter 15, welche mittels Gewinde 14 auf dem zapfenartigen Ansatz 9 des äußeren Gelenkkörpers 10 aufgeschraubt ist, übt bei ihrem Anzug auf den Ring 12 einen axialen Druck aus. Durch entsprechende Werkstoffwahl läßt sich der Ring 12 elastisch verformen. Die Verformung kann dabei ohne weiteres bis in den plastischen Bereich reichen. Hierdurch wird nicht nur eine drehfeste, sondern vor allem auch eine völlig spielfreie Verbindung zwischen dem Zapfen 9 und der Radnabe 1 gewährleistet. Beim Anzug der Mutter 15 wirkt
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AO
sich die Keilforra des Ringes 12 auch insofern günstig aus, als die Radnabe 1 samt ihrem zylindrischen Ansatz 3 soweit in Richtung des Gleichlaufdrehgelenkes verschoben wird, daß über den Bund Ib die inneren Lagerringe 4 des Wälzlagers gegen die Schulter 10a des äußeren Gelenkkörpers 10 gepreßt und damit zugleich gegeneinander verspannt werden, ohne jedoch ein Verklemmen der Lagerringe 4 hervorzurufen. Das Verkeilen des Ringes 12 mit der Radnabe 1 einerseits und dem Zapfen 9 andererseits wird durch entsprechende Ausbildung der jeweils miteinander korrespondierenden Verzahnungen 9a/ll und la/13 als Spitzverzahnungen begünstigt. Die Zähne der Innenverzahnung 11 des Ringes 12 sind im Verhältnis zu den Zähnen der Außenverzahnung 13 versetzt angeordnet, derart, daß jeweils die Spitze eines Zahnes der einen Verzahnung und der Zahngrund zwischen zwei Zähnen der anderen Verzahnung in einer Ebene liegen.
In Fig. 2 ist unter Anwendung des vorstehend schon beschriebenen Erfndungsprinzips anstelle eines Gleichlaufdrehgelenkes eine Antriebswelle 16 angeschlossen . Auch in diesem Ausführungsbeispiel wird der auf den Ring 12 wirkende Axialdruck von einer Mutter 15 hervorgerufen. Im Unterschied zum Beispiel nach Fig. 1 weist die Mutter 15 hier jedoch ein Außengewinde 17 auf, welches mit einem Innengewinde 16a der Antriebswelle 16 kooperiert.
In den Fig. 3 und 4 ist ein Ring 12 als Einzelteil dargestellt. Hierbei ist in der Bohrung 18 eine Innenverzahnung vorgesehen und auf der schrägen Außenfläche eine Verzahnung 13. Die keilartige Außenfläche mit ihrer Verzahnung 13 um-
BAD ORIGINAL
ΑΛ
schließt gegenüber ihrer' parallel zur Rotcitionnachse angeordneten Innenverzahnung 11 einen WinkelCOvon etwa 15°···45°, vorzugsweise jedoch von 30°. Die Stirnfläche 19 dient als Anschlag- oder Andruckfläche für die Mutter 15, und zwar zur Aufnahme des bei ihrem Anzug erzeugten axialen Druckes.
In Fig. 5 ist ein Preß- od. dgl. Werkzeug 20 dargestellt. Es dient dem spanlosen Herstellen eines Ringes 12 samt dessen Verzahnungen 11 und 13. Das Herstellen des Ringes 12 erfolgt auf dem Wege der Präzisionsumformung, insbesondere Kaltumformung. Im unbearbeiteten Zustand ist der Ring mit 22 bezeichnet/ während der Pressenstempel mit 21 gekennzeichnet ist.
BAD ORIGINAL
^i te"";.13
Al
B i-, /CUGS Z RJGHf-. N" LIS 'Γ Ε
1 Radnahe
2a Verzahnung an der Radnabe
Ib Anschlagschulter
2 Flansch
3 Ansatz
4 innere Lagerringe
5 Wälzkörper
6 äußerer Lagerring
7 ■ . Träger
8 Bohrung im Radnaben-Ansatz
9 Zapfen
9a Verzahnung im Zapfen
10 äußerer Gelenkkörper
11 Innenverzahnung
12 . Ring
13 Außenverzahnung
14 Gewinde (auf Zapfen 9)
15 Mutter (mit Innengewinde)
16 Antriebswelle
16a Gewinde in der Antriebswelle
17 Außengewinde (auf Mutter 15)
18 zylindrische Bohrung (im Ring 12)
19 Stirnfläche
20 Preßwerkzeug
21 ProsRenstempel
22 Ring-Rohteil
Winkel zwischen den Verzahnungen 11 und
BAD ORIGINAL
//3
Leerseite

Claims (5)

  1. Paten tans _p _ r_ jü_c Jh _e_
    Vorrichtung zum Übertragen eines Drehmomentes von einem treibenden auf ein angetriebenes Teil, welche zumindest teilweise koaxial zueinander angeordnet sind, mittels an beiden Teilen
    angebrachten Verzahnungen und einer Anpreßmutter bzw. Anpreßschraube/ insbesondere von einem Gleichlaufdrehgelenk eines
    angetriebenen Rades eines Motorfahrzeuges auf die zum Befestigen des Rades vorgesehenen Radnabe, wobei eines der beiden
    Teile mit zur Achse beider Teile parallelverlaufenden, auf dem Umfang verteilt angeordneten Zähnen und das andere Teil mit
    einem sich erweiternden Bereich in Gestalt eines Kegelstumpfmantels mit auf der Mantelfläche angeordneten Zähnen versehen ist, welche unter einem Winkel zur Achse beider Teile verlaufen, deren gedachten Verlängerungen die Achse in einem Punkte schneiden, und wobei zwischen beiden Verzahnungen ein im Querschnitt etwa dreieckförmiger Ring aufgenommen ist, welcher in seiner Bohrung und auf seiner eine Dreieckfläche bildenden
    Außenseite mit zu den Zähnen der beiden anderen Teile korrespondierenden Zahnen versehen ist, gegen welche die Mutter bzw. Schraube anpreßbar ist,
    gekennzeichnet
    durch einen metallischen, elastisch und/oder plastisch deformierbaren Ring (12), dessen die äußeren Zähnen (13) tragende
    BAD ORIGINAL
    ... ., J^ü^oj
    KanteIilache gegenüber seiner piirallel zur Rotationsachse an geordneten Innenverzahnung (11) einen WinkelT'O von etwa 15°...45°, vorzugsweise jedoch 30°, umschließt.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet/
    daß Außen- und Innenverzahnung (11,13) als Spitzverzahnungen ausgebildet sind.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß die Zähne der Innenverzahnung (.11) in Verhältnis zu den Zähnen der Außenverzahnung (13) versetzt angeordnet sind, derart, daß jeweils die Spitze eines Zahnes der einen Verzahnung und der Zahngrund zwischen zwei Zähnen der anderen Verzahnung in einer Ebene liegen.
  4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3,
    dadurch gekennzeichnet,
    daß zwischen den Zähnen der Innenverzahnung (H) und den Zähnen (9a) eines dazu korrespondierenden anderen Teiles (9, 16) in gegeneinander nicht verspanntem Zustand ein Spiel von 0,05...0,2 mm herrscht.
  5. 5. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
    BAD ORIGINAL
    • · .,f'
    ccß der Ring (12) unter Einschluß seiner Verzahnungen (3 3f13) durch Präzisionsumformung, insbesondere Kaltumformung,· hergestellt ist.
    BAD
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