DE3704143A1 - Gelenkkupplung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gelenkkupplung mit homokinetischen Gelenken, insbesondere zur Verbindung von Schaltgetriebe und Hinterachse in Nutzfahrzeugen.

Es sind Gelenkverbindungen mit homokinetischen Gelenken, die eine Faltenbalgabdichtung zwischen An- oder Abtriebs­ welle aufweisen, bekannt. Diese Dichtungskonstruktionen haben jedoch den Nachteil, daß bereits bei geringen Winkel­ stellungen des Gelenkes eine mit der Drehzahl umlaufende Walkstelle entsteht, die zu Wärmeentwicklung und reduzierter Lebensdauer des Faltenbalges führt.

Andere handelsübliche Gelenkverbindungen erfordern wegen der Abstandsänderungen zwischen Schaltgetriebe und Hinterachse durch Vertikalbewegungen der Hinterachse Keilwellenverbin­ dungen mit Schiebemöglichkeit. Solche Gelenkwellen weisen z. B. an ihrem Anschlußstück eine Innenverzahnung auf, die längsverschieblich auf der außenverzahnten Getriebeaus­ gangswelle befestigt ist. Bei Einfederung der Hinterachse entsteht ein langer Schiebeweg mit entsprechend großen Beschleunigungen und Schiebegeschwindigkeiten. Diese Bewegungen finden bei gleichzeitig hoher Drehmomentbelastung statt, so daß zusätzliche Axialkräfte entstehen, die die Lager im Getriebe und in der Hinterachse sowie die Gelenke selbst belasten. Es muß weiterhin für eine ausreichende Überdeckung im Keilwellenbereich gesorgt werden, so daß ein beträchtlicher Abstand zwischen Schaltgetriebe und Hinter­ achse gegeben sein muß. Bei nicht ausreichender Schmierung entsteht in der Keilwellenverbindung Passungsrost, was zu einem raschen Verschleiß des Keilwellenstummels führt und eine Demontage des Getriebes mit Austausch der Getriebe­ welle erfordert.

Eine andere Lösung unter Benutzung einer herkömmlichen Gelenkwelle mit zwischen den Gelenken angeordnetem Schiebe­ teil ist mit einem verhältnismäßig großen Abstand zwischen Schaltgetriebe und Hinterachse verbunden, der bei Nutzfahr­ zeugen mit kurzem Radstand nicht gegeben ist. Auch hier ist die Gefahr des Ausschlagens der Keilwellenverbindung, insbesondere unter der Einwirkung von Passungsrost, zu fürchten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine kurzbauende, verschleißarme Verbindung mit großen Beugungswinkeln zwischen Schaltgetriebe und Hinterachse zu schaffen, wobei deren Achsen und Achslager kaum belastet werden.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erzielt, daß das auf der Getriebeabtriebswelle befestigte, homokinetische Gelenklager und das auf der Hinterachseingangswelle befestigte homo­ kinetische Gelenklager auf ihren Außenringen keilwellenver­ zahnt sind und diese über eine entsprechend innenverzahnte Hülse längsverschieblich miteinander verbunden sind, daß auf dem Außendurchmeser der Hülse eine Buchse, axial fest positioniert gegenüber der Hülse, gelagert ist, die über einen Positionierungslenker drehfest gehalten ist, daß an der Buchse sich nach beiden Seiten erstreckende, die Kupplung im wesentlichen überdeckende Abdeck-Rohre befestigt sind und daß die freien Enden der Abdeck-Rohre über Abdeck-Faltenbälge (14, 13) mit dem Getriebegehäuse (12) und dem Hinterachsgehäuse (11) fest verbunden sind.

Eine derartige Gelenkkupplung ist vorzugsweise für den Antrieb von Bussen oder LKW′s einzusetzen, die konstruktiv bedingte, kurze Abstände zwischen Schaltgetriebe und Hinter­ achse aufweisen. Ein besonders interessantes Anwendungsge­ biet sind Fahrzeuge mit luftgefederter Hinterachse. Die luftgefederte Hinterachse weist in der Regel eine Einrich­ tung zur Niveauregulierung auf, so daß bei normalem Fahrver­ halten nur während der dynamischen Ein- und Ausfederung der Hinterachse Beugungswinkel an der Gelenkkupplung entstehen. Diese relativ kleinen Beugungswinkel genügen jedoch nicht allen Betriebszuständen. So sind z. B. große Beugungswinkel der Gelenkkupplung erforderlich bei "Rangierbetrieb mit angehobenem Fahrzeug" oder "Notbetrieb mit abgesenktem Fahrzeug". Homokinetische Gelenke erfüllen diese Forderung. Darüberhinaus haben diese Gelenke den Vorteil der gleich­ förmigen Drehbewegung. Die erfindungsgemäße Kupplung zeichnet sich insbesondere durch ihre kurze Bauweise aus, die dadurch erzielt wird, daß die verschiebliche Keilwellen­ verbindung nicht vor oder hinter den homokinetischen Gelenken, sondern über ihnen angeordnet ist, was eine erhebliche Platzeinsparung in Kupplungslängsrichtung bedeutet. Indem die Keilwellenverbindung auf verhältnis­ maßig großem Durchmesser vorgesehen ist, reduzieren sich die Kräfte aus dem Drehmoment und damit der Verschleiß we­ sentlich gegenüber herkömmlichen Gelenkkupplungen.

Im Fahrbetrieb rotieren die Gelenklager mit der sie verbindenden Hülse, während bei leichter Abstützung durch den Positionierungslenker die auf der Hülse gelagerte Buchse mit den Abdeck-Rohren und den Abdeck-Faltenbälgen, die fest am jeweiligen Gehäuse angebracht sind, keine Rotationsbewe­ gung ausgeführt wird und somit keine umlaufende Walkstelle entsteht. Die Faltenbälge müssen bei Einfederung lediglich die völlig unproblematischen Beugebewegungen der Gelenke mitvollziehen. Somit ist eine sichere und langlebige Abdichtung der Lager in den Gelenken gewährleistet. Gegenüber Gelenkverbindungen üblicher Bauart muß an der Schiebe­ verbindung keine zusätzliche Abdichtung vorgesehen werden, da die Schiebeverbindung innerhalb des zwischen den Gelenken liegenden mit Schmiermittel gefüllten Raumes liegt, der wesentlich größer ist, als es bei herkömmlichen Gelenkwellen der Fall ist, so daß auch die Gefahr eines vorzeitigen Trockenlaufes nicht gegeben ist.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist die Hülse zweistückig ausgebildet, und es weisen die Einzelteile Flansche auf, die kraft- oder formschlüssig miteinander ver­ bindbar sind. Solcherart ist eine einfache Montage möglich, indem die einzelnen Gelenke mit ihrem jeweiligen Hülsenteil auch bei fest positioniertem Getriebe und fest positionierter Hinterachse leicht auf die entsprechenden Wellenstummel aufgeschoben und anschließend zu einer Wirkeinheit verbunden werden können. Auf diese Weise ist auch eine leichte Wartung oder bei Verschleiß Austausch der Elemente gewährleistet.

Von besonderem Vorteil ist es, daß die Buchse auf Gleitlager gelagert und durch einen Flansch und Stützscheibe mit Sicherungsscheibe axial gehalten ist. Gleitlager sind bei den hier gegebenen geringen Radialkräften indiziert, weil sie die Gelenkkupplung in ihrem äußeren Durchmesser begrenzt halten.

Die Erfindung ist weitergehend dahin ausgebildet, daß die Anlenkpunkte des Positionierungslenkers am Getriebege­ häuse oder am Hinterachsgehäuse und an der Buchse bzw. den Abdeckrohren so gewählt sind, daß die Hülse während der Ein- und Ausfederbewegungen der Hinterachse stets in der Mittel­ position zwischen den Gelenklagern gehalten ist. Dies hat zur Folge, daß in der Verzahnung beider Gelenklager eine gleich große Schiebebewegung vollzogen wird. Jedes Lager verschiebt sich gegenüber der Hülse während der Einfeder­ bewegung der Hinterachse nur um den halben Betrag des Gesamtschiebeweges mit dem Erfolg einer um die Hälfte reduzierten Schiebegeschwindigkeit und Beschleunigung. Gleichzeitig werden die Axialkräfte wesentlich verringert. Die permanente Mittelpositionierung hat weiterhin den Vorteil, daß beide Faltenbälge nur je die Hälfte der Gesamt­ längung ausfalten müssen, was auch zu einer längeren Lebens­ dauer beiträgt.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist am Hinterachs­ gehäuse ein Winkel angebracht, an dessen freiem Ende ein Abstützlenker angelenkt ist, der in einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung mit der Buchse oder einem Abdeckrohr gelenkig verbunden ist. Dieser Lenker sichert, daß durch Schrägzug der Positionierungsstange oder durch Reibkräfte in der Lagerung das Abdeckteil keine Torsionsbeanspruchung auf die Faltenbälge übertragen wird.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung sind den An­ sprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen zu entnehmen.

Die Erfindung ist in einem Ausführungsbeispiel dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 eine Gelenkkupplung in der Seitenansicht im Teilschnitt,

Fig. 2 die Gelenkkupplung nach Fig. 1 in der Draufsicht.

Fig. 1 zeigt ein Schaltgetriebe (12) und eine Hinterachse (11), die über eine Gelenkkupplung miteinander verbunden sind. Die Gelenkkupplung weist zwei homokinetische Gelenk­ lager auf, wobei eines (1) auf der Getriebeabtriebswelle (3) und das andere (2) auf der Hinterachseingangswelle (4) befestigt sind. Die Gelenklager sind auf ihren Außenringen mit Keilwellenverzahnungen versehen, die in die entsprechende Innenverzahnung einer Hülse (5), die die Gelenklager 1 und 2 verbindet, eingreifen. Die Hülse (5) ist vorzugsweise 2stückig ausgebildet, wobei die Einzelteile an ihren Flanschen (15, 16) lösbar, aber fest, z. B. mittels Schrauben, verbunden sind. Auf dem Außendurchmesser des rechten Einzel­ teils ist über die Gleitlager (6, 7) die Buchse (8) ge­ lagert, die über den Flansch (16) und der Stützscheibe (17) mit Sicherungsring (18) axial gehalten ist. Auf der Buchse (8) sind die die Hülse (5) im wesentlichen überdeckenden Abdeckrohre (9, 10) fest angebracht, an denen wiederum die Faltenbälge (13, 14) befestigt sind, wobei Faltenbalg (14) am Getriebegehäuse (12) und Faltenbalg (13) am Hinterachs­ gehäuse (11) fixiert sind.

An der Buchse (8) und dem Hinterachsgehäuse (11) ist der Positionierungslenker (21) angelenkt, wie auch der Abstütz­ lenker (20) an der Buchse (8) und über Winkel (19) am Hinterachsgehäuse (11) angelenkt ist.

Im Fahrbetrieb rotieren die Gelenklager (1, 2) mit der Hülse (5). Die Abdeckrohre (9, 10) sowie die Faltenbälge (13, 14) sind rotationsfrei und werden mit Hilfe des Abstützlenkers (20) festgehalten. Bei Einfederung der Hinterachse zieht Positionslenker (21) die rotierende Hülse (5) über die rotationsfreie Buchse (8) in die neue Mittel­ position zwischen den homokinetischen Gelenklagern (1, 2).

In Abhängigkeit von der Hinterachseinfederung stellen sich bei den homokinetischen Gelenklagern Beugewinkel ein, denen entsprechend sich die rotationsfreien Faltenbälge auf- und zufalten.

• Bezugszeichenliste:  1 homokinetisches Gelenklager
   2 homokinetisches Gelenklager
   3 Getriebeabtriebswelle
   4 Hinterachseingangswelle
   5 Hülse
   6 Gleitlager
   7 Gleitlager
   8 Buchse
   9 Abdeckrohr
  10 Abdeckrohr
  11 Hinterachsgehäuse
  12 Getriebegehäuse
  13 Faltenbalg
  14 Faltenbalg
  15 Flansch an 5
  16 Flansch an 5
  17 Stützscheibe
  18 Sicherungsscheibe
  19 Winkel
  20 Abstützlenker
  21 Positionierungslenker

Claims (5)

1. Gelenkkupplung mit homokinetischen Gelenken, insbesondere zur Verbindung von Schaltgetriebe und Hinterachse in Nutzfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet,

• - daß das auf der Getriebeabtriebswelle (3) befestigte, homokinetische Gelenklager (1) und das auf der Hinter­ achseingangswelle (4) befestigte, homokinetische Gelenklager (2) auf ihren Außenringen keilwellen­ verzahnt sind und diese (1, 2) über eine entsprechend innenverzahnte Hülse (5) längsverschieblich miteinander verbunden sind,
• - daß auf dem Außendurchmesser der Hülse (5) eine Buchse (8), axial fest positioniert gegenüber der Hülse, gelagert ist, die über einen Positionierungslenker (21) und einen Stützlenker (20) drehfest gehalten ist,
• - daß an der Buchse (8) sich nach beiden Seiten erstreckende, die Kupplung im wesentlichen überdeckende Abdeck-Rohre (10, 9) befestigt sind,
• - und daß die freien Enden der Abdeckrohre (10, 9) über Abdeck-Faltenbälge (14, 13) mit dem Getriebegehäuse (12) und dem Hinterachsgehäuse (11) fest verbunden sind.

2. Gelenkkupplung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (5) zweistückig ausgebildet ist und die Einzelteile Flansche (15, 16) aufweisen, die kraft- oder formschlüssig miteinander verbindbar sind.

3. Gelenkkupplung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Buchse (8) auf Gleitlager (6, 7) gelagert ist oder vollständig aus Gleitlagermaterial besteht und durch Flansch (16) und Stützscheibe (17) mit Sicherungsscheibe (18) axial gehalten ist.

4. Gelenkkupplung nach den Ansprüchen 1-3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Anlenkpunkte des Positionierungs­ lenkers (21) so am Getriebegehäuse (12) oder Hinter­ achsgehäuse (11) und an der Buchse (8) bzw. den Rohren (9, 10) gewählt sind, daß die Hülse (8) während der Ein- und Ausfederbewegungen der Hinterachse stets in der Mittelposition zwischen den Gelenklagern (1, 2) gehalten ist.

5. Gelenkkupplung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß am Hinterachsgehäuse (4) ein Winkel (19) angebracht ist, an dessen freiem Ende ein Abstützlenker (20) angelenkt ist, der in einer im wesentlichen vertikalen Ausrichtung mit der Buchse (8) oder dem Abdeck-Rohr (9) gelenkig verbunden ist.