DE3901563C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine längenveränderliche drehmo­ mentübertragende Welle, insbesondere Kreuzgelenkwelle, mit einem hohlen, innen axial verzahnten Außenteil, einem darin axial verschiebbaren, eine zur Innenverzahnung des Außenteiles passende Außenverzahnung aufweisenden Innen­ teil und mit einer in dem Außenteil im axialen Abstand zu dessen verzahntem Bereich eingesetzten Hülse, in der das Innenteil bei seiner Verschiebung zur Abstützung von Knickkräften gleitend geführt ist.

Zur Verbesserung der Führung ist bei einer solchen Welle nach der DE-PS 9 26 421 eine Führungsbüchse vorgesehen, in der ein zylindrischer Abschnitt des Innenteils geführt ist.

Bei längenveränderlichen Kreuzgelenkwellen ist die Verbindungswelle üblicherweise mit einer Außen- und Innenver­ zahnung ausgebildet. Die axiale Länge der Innenverzahnung ist entsprechend dem Kriterium Dreh­ momentübertragung und Knickspiel ausgebildet. Von der Drehmomentübertragung her ist eine geringere Länge erfor­ derlich als in bezug auf das Knickspiel. Hierzu würde sich ein eine möglichst lange Innenverzahnung aufweisendes Außenteil anbieten. Ein solches Außenteil ist jedoch teuer in der Herstellung und die erzielbare Führungslänge werk­ zeugabhängig begrenzt.

Je länger das erforderliche verzahnte Profil ist, desto größer sind die Schwierigkeiten einer genauen Herstellung. Darüber hinaus ergibt sich aufgrund der Drehmomentüber­ tragung, daß die Hauptlast sowieso nur von den Enden der verzahnten Abschnitte aufgenommen wird. Es tritt also an den Enden der Verzahnung eine Konzentration der Flächen­ pressung auf. Die gewählte Überdeckungslänge von Innenteil und Außenteil stellt also einen Kompromiß in Hinsicht auf die Anforderung bezüglich Drehmomentübertragung und Knickspiel dar. Insbesondere bei schweren und langen Ge­ lenkwellen sind die Forderungen nach einer Verbesserung des Verhaltens der Gelenkwelle in bezug auf Knickspiel zwingend zu beachten.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrun­ de, eine längenveränderliche Welle zu schaffen, welche ein gutes Knickspielverhalten und damit einen ruhigen Lauf bei Drehung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Gleitführung zwischen der Außenverzahnung des Innenteils und einer entsprechenden Innenverzahnung der Hülse gebil­ det ist und daß die Hülse derart in das Außenteil einge­ setzt ist, daß sie sich unter Drehmoment in Umfangs­ richtung nachgiebig einstellt.

Durch diese Ausführung wird erreicht, daß der eine Ab­ schnitt zur Drehmomentübertragung ausgebildet werden kann und der andere mit einem größeren Abstand hierzu angeord­ net werden kann. Die im Außenteil eingesetzte Hülse dient der Vergrößerung der Abstützbasis und führt zu einer Ver­ besserung des Knickspielverhaltens. Sie nimmt selbst prak­ tisch nicht an der Drehmomentübertragung teil.

Es ist ferner vorgeschlagen, daß die Hülse kraftschlüssig mit dem Außenteil verbunden ist. Hierdurch wird auch im Umfangssinne eine Einstellung der Hülse erreicht, so daß ein Klemmen selbst über die lange Abstützbasis vermieden wird.

Es ist auch denkbar, daß der andere innenverzahnte Ab­ schnitt ebenfalls einer getrennten Hülse zugeordnet ist, die drehfest, insbesondere formschlüssig mit dem Außenteil verbunden ist.

Bevorzugt ist zur Erzielung der kraftschlüssigen Verbin­ dung vorgesehen, die Hülse durch Schrumpfen, Kleben oder Verspannen mit dem Außenteil zu verbinden. Durch eine solche Maßnahme wird gewährleistet, daß unter Drehmomentbe­ lastung eine Anpassung in Drehrichtung erfolgen kann.

Zur Erzielung der nachgiebigen Verbindung ist vorgesehen, daß die Hülse mit dem Außenteil durch einen oder mehrere radial oder axial angeordnete Stifte verbunden ist. Die Stifte sind entsprechend weich, eine Einstellung erlaubend, auszulegen.

Ferner wird vorgeschlagen, daß die einstellbare Hülse aus einem günstige Gleitlagereigenschaften aufweisenden Werk­ stoff besteht.

Bevorzugte Beispiele der Erfindung sind in der Zeichnung schematisch dargestellt. Es zeigt

Fig. 1 eine Kreuzgelenkwelle mit der erfindungsgemäßen Verbindungswelle, teilweise geschnitten,

Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Abschnittes der Verbindungswelle im vergrößerten Maßstab,

Fig. 3 einen Schnitt A-A gemäß Fig. 2,

Fig. 4 eine alternative Ausführungsform zur Erzielung des Formschlusses mit einem radialen Spannstift,

Fig. 5 eine Fixierung über einen radial angebrachten Gewindestift,

Fig. 6 die Fixierung über eine kegelige Ausbildung der Hülse,

Fig. 7 eine Sicherung durch einen axial angebrachten Stift und

Fig. 8 eine Ausführungsform mit zwei Hülsen, welche je­ weils durch axial angeordnete Stifte gegenüber dem Außenteil gesichert sind.

Die in Fig. 1 dargestellte Kreuzgelenkwelle 1 besteht aus den beiden Kreuzgelenken 2 und 3 und der diese verbinden­ den Verbindungswelle 7. Jedes der beiden Kreuzgelenke 2 und 3 umfaßt jeweils mit einem Abschnitt der Verbindungs­ welle 7 verbundene Gelenkgabeln 4 und zwei Gelenkgabeln 5, die mit einem Flansch versehen sind. Die beiden Gelenk­ gabeln 4, 5 sind über Kreuze 6 miteinander schwenkbeweglich verbunden.

Die Verbindungswelle 7 umfaßt ein Außenteil 9 und ein Innenteil 8. Das Innenteil 8 ist im Außenteil 9 verschieb­ bar aber drehfest aufgenommen. Hierzu ist das Außenteil 9 in seiner Bohrung 15 und das Innenteil 8 auf seiner Außen­ fläche 16 mit Verzahnungen versehen, wie sie im Zusammen­ hang mit den Zeichnungsfiguren 2 bis 8 beschrieben sind.

Gelenkwellen 1 der in Fig. 1 dargestellten Art besitzen häufig eine große Länge und müssen außerdem einen großen Verschiebeweg zulassen. Beides zusammen führt zu einem hohen Gewicht und dem Erfordernis bei der großen freien Länge zwischen den beiden Gelenken 2, 3 für eine aus­ reichende Führung gegen Knickung zu sorgen. Die erreich­ bare Qualität des Knickspieles ist maßgebend für den ruhi­ gen Lauf der Kreuzgelenkwelle 1.

Aus den Fig. 2 und 3 ist eine erste Ausführungsform er­ sichtlich, bei der das Außenteil 9 der Verbindungswelle 7 einen innenverzahnten Abschnitt 10 in seiner Bohrung 15 aufweist. Die Zähne des innenverzahnten Abschnittes 10 verlaufen parallel zur Achse Y-Y der Verbindungswelle 7 und sind umfangsverteilt, wie insbesondere aus Fig. 3 ersichtlich. Die Verzahnungen können beispielsweise als Evolventenverzahnung oder als SAE Profil ausgebildet sein. Der einen festen Bestandteil des Außenteiles 9 bildende verzahnte Abschnitt 10 ist bezüglich seiner Länge ent­ sprechend der für eine sichere Drehmomentübertragung erforderlichen Überdeckung zur Außenverzahnung 12 in der Außenfläche 16 des Innenteiles 8 ausgebildet. Die er­ forderliche Überdeckung muß für eine sichere Drehmoment­ übertragung zwischen dem Außenteil 9 und dem Innenteil 8 unter Berücksichtigung der zulässigen Flächenpressungen ausgelegt werden. Es ist bekannt, daß bei Drehmoment­ übertragung nur die Endbereiche der verzahnten Abschnitte an der Drehmomentübertragung teilnehmen. Insofern erfolgt also eine Konzentrierung in diesen Bereichen. Da bei längeren verzahnten Abschnitten die Qualität der Führung nicht in dem Maße hergestellt werden kann, wie bei einem kürzeren verzahnten Abschnitt, ist erfindungsgemäß ein relativ kurzer verzahnter Abschnitt 10 zur Drehmoment­ übertragung vorgesehen. Dieser kurze verzahnte Abschnitt 10 reicht jedoch nicht aus, um eine vernünftige Führung von Außenteil 9 und Innenteil 8 einander gegenüber zur Verhinderung des Ausknickens zu erreichen. Bei Verbin­ dungswellen herkömmlicher Bauart wird daher ein Kompromiß zwischen der für die Drehmomentübertragung erforderlichen Überdeckung und der für eine ausreichende Führung er­ forderlichen Länge der verzahnten Abschnitte gewählt. Bei dem erfindungsgemäßen Vorschlag jedoch wird durch die Anordnung einer weiteren, einen verzahnten Abschnitt 11 aufweisenden Hülse 13 mit axialem Abstand X zu dem verzahnten Abschnitt 10 des Außenteiles 9 eine gute Abstützbasis gegenüber Knickung erreicht. Die Hülse 13 weist ebenfalls eine zu der Außenverzahnung 12 des Innen­ teils 8 passende Innenverzahnung 11 auf. Die Hülse 13 ist in einer Bohrung 18 des Außenteiles 9 bevorzugt kraft­ schlüssig aufgenommen. Die kraftschlüssige Anordnung er­ laubt eine Anpassung der verzahnten Abschnitte 10 und 11 gegenüber der Außenverzahnung 12 des Innenteiles 8 in Umfangsrichtung, so daß ein Verklemmen aufgrund der großen Führungslänge bzw. des großen Abstandes X der beiden verzahnten Abschnitte 10 und 11 einander gegenüber ver­ mieden wird. Wenn dazu auch noch die Hülse 13 aus einem gute Gleiteigenschaften aufweisenden Werkstoff hergestellt ist, werden die Reibverhältnisse in der Verbindungswelle 7 günstig beeinflußt.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Verbindungswelle 7 nach Fig. 4 ist ebenfalls eine Hülse 13 in eine Bohrung 18 des Außenteiles 9 eingesetzt und es wird ein wirksamer Hebel­ arm X aufgrund des Abstandes zu dem verzahnten Abschnitt 10 des Außenteiles 9 zur Verbesserung der Führung des Außenteiles 9 der Welle dem Innenteil 8 gegenüber er­ reicht. Zur Fixierung der Hülse 13 ist ein radial an­ geordneter Stift 19 vorgesehen, der jedoch so bemessen ist, daß er praktisch nicht an der Drehmomentübertragung beteiligt ist.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 5 ist zur Fixierung der Hülse 13 ein Gewindestift 19 vorgesehen, der mit seiner Spitze in eine entsprechende Vertiefung der Hülse 13 eingreift und ebenfalls nicht an der Drehmomentüber­ tragung beteiligt ist.

Fig. 6 zeigt eine Ausführungsform mit einer als Konushülse ausgebildeten Hülse 13. Die Hülse 13 weist eine konische Außenfläche 20 auf. Die Bohrung 18 des Außenteiles 9 ist ebenfalls konisch ausgebildet. Die Hülse 13 wird über eine Spannscheibe 21 und über Spannschrauben 22, welche in Ge­ windebohrungen des Außenteiles 9 eingreifen, gehalten und kann sich ebenfalls in Umfangsrichtung bei Drehmomentüber­ tragung durch die Verzahnung 10 einstellen.

Fig. 7 zeigt eine Ausführungsform, bei der ein axial ver­ laufender Stift 19 für eine nachgiebige Verbindung in Umfangsrichtung zwischen dem Außenteil 9 und der in die Bohrung 18 eingesetzten Hülse 13 sorgt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 8 sind zwei Hülsen 13, 14 vorgesehen, von denen nur die Hülse 14 an der Dreh­ momentübertragung aufgrund der Verbindung über den axial verlaufend angeordneten großen Spannstift 19 teilnimmt, während der kleinere Spannstift 19 der Hülse 14 eine Ein­ stellung derselben in Umfangsrichtung bei Anliegen eines Drehmomentes zuläßt.

Bezugszeichenliste

1 Kreuzgelenkwelle
2, 3 Kreuzgelenk
4, 5 Gelenkgabel
6 Kreuz
7 Verbindungswelle
8 Innenteil
9 Außenteil
10, 11 innenverzahnte Abschnitte
12 Außenverzahnung
13, 14 Hülse
15 Bohrung im Außenteil
16 Außenfläche des Innenteils
17 Bohrungsstufe
18 Aufnahmebohrung des Außenteiles
19 Fixierstift
20 Konusfläche
21 Spannscheibe
22 Spannschraube

X Abstand der Verzahnungsabschnitte
Y-Y Drehachse

Claims (6)

1. Längenveränderliche, drehmomentübertragende Welle, insbesondere Kreuzgelenkwelle, mit einem hohlen, innen axial verzahnten Außenteil, einem darin axial ver­ schiebbaren, eine zur Innenverzahnung des Außenteiles passende Außenverzahnung aufweisenden Innenteil und mit einer in dem Außenteil im axialen Abstand zu des­ sen verzahntem Bereich eingesetzten Hülse, in der das Innenteil bei seiner Verschiebung zur Abstützung von Knickkräften gleitend geführt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitführung zwischen der Außenverzahnung des Innenteils und einer entsprechenden Innenverzahnung der Hülse gebildet ist und daß die Hülse derart in das Außenteil eingesetzt ist, daß sie sich unter Drehmo­ ment in Umfangsrichtung nachgiebig einstellt.

2. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (13) kraftschlüssig mit dem Außenteil (9) verbunden ist.

3. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der innenverzahnte Abschnitt (10) des Außenteils ebenfalls einer Hülse (14) zugeordnet ist, die min­ destens drehfest, insbesondere formschlüssig mit dem Außenteil (9) verbunden ist.

4. Welle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (13) durch Schrumpfen, Kleben oder Ver­ spannen mit dem Außenteil (9) verbunden ist.

5. Welle nach einem der Ansprüche 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (13, 14) mit dem Außenteil (9) durch einen oder mehrere radial oder axial angeordnete Stifte (19) verbunden ist.

6. Welle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die sich einstellende Hülse (13) aus einem gün­ stige Gleitlagereigenschaften aufweisenden Werkstoff besteht.