DE4204598C1

DE4204598C1 - Propeller shaft with two universal joints - has seat surfaces on connection devices for slide sleeves

Info

Publication number: DE4204598C1
Application number: DE19924204598
Authority: DE
Inventors: Gerd Dipl.-Ing. Ruehmann (Fh), 8031 Gilching, De; Gerd Dipl.-Ing. 4320 Hattingen De Faulbecker; Walter 4650 Gelsenkirchen De Komuzin
Original assignee: GKN CARDANTEC INTERNATIONAL GESELLSCHAFT fur ANTRIEBSTECHNIK MBH 4300 ESSEN DE
Current assignee: GKN Driveline International GmbH
Priority date: 1992-02-15
Filing date: 1992-02-15
Publication date: 1993-07-08
Anticipated expiration: 2012-02-16

Abstract

The shaft has first connection elements, esp. two joint forks, the second of which has arms with a connection device, and a pin cross, with two pairs of pins. It also has a longitudinal movement unit, with telescopic slide sleeves. These are fastened to the connection device of one of the forks. The connection devices (15) have seat faces (16,20), for connection to the slide sleeves (17,21). The seat faces are located radially outside of the parts (15a) of the connection device, which connect the two fork arms (6,6a). The profiled parts (19,23) of the sleeves cover the gap (29) between the fork arms (5) of the two universal joints (1,2). USE/ADVANTAGE - Propeller shaft of very short length, but suitable to accommodate length variations.

Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle mit zwei Kreuz gelenken, jeweils bestehend aus ersten Anschlußmitteln, insbesondere einer ersten Gelenkgabel, einer zweiten Gelenkgabel, deren Gabelarme über einen Anschluß mitein ander verbunden sind, und einem Zapfenkreuz mit zwei Paaren von rechtwinklig zueinander stehenden Zapfen, von denen jeweils zwei, auf einer gemeinsamen Achse liegende Zapfen in der zweiten Gelenkgabel und den ersten Anschluß mitteln schwenkbeweglich aufgenommen sind, und mit einer drehfesten, aber axial eine relative Verstellung der beiden Kreuzgelenke zueinander zulassende und aus einer Längsverschiebung, die zwei über innen bzw. außen an ihnen angebrachte und ineinandergreifende Schiebehülsen teleskopierbar sind, welche jeweils mit dem Anschluß einer der beiden zweiten Gelenkgabeln fest verbunden sind.The invention relates to a propeller shaft with two crosses joints, each consisting of first connection means, in particular a first joint fork, a second Articulated fork, the fork arms with a connection are connected, and a peg cross with two Pairs of cones perpendicular to each other, from which each have two, lying on a common axis Pin in the second joint fork and the first connector are pivotally received, and with a non-rotatable, but axially a relative adjustment of the two universal joints allowing each other and from one Longitudinal displacement, the two on the inside or outside of them attached and interlocking sliding sleeves are telescopic, each with the connection of a of the two second joint forks are firmly connected.

Eine derartige Gelenkwelle ist in der DE 39 07 608 A1 beschrieben. Dabei ist in axialer Richtung von den Gabel armen einer Gelenkgabel weg hinter dem verbundenen Ende der beiden Gabelarme ein Anschluß vorgesehen, der in Form eines einstückig angeformten Hohlzapfens und bei der anderen Gelenkgabel als Flansch ausgestaltet ist, an welchen ein Hohlprofil angeschlossen ist. Da auch für das Verschiebeprofil eine bestimmte Mindestüberdeckung erforderlich ist, um das Drehmoment ohne Beschädigung des Profiles aufnehmen zu können, ist der Anwendungsbereich solcher Gelenkwellen hinsichtlich der Einbaulänge beschränkt. Es können entweder bei gegebenem Bauraum nur geringe Längenänderungen aufgenommen werden oder aber es ist eine Mindesteinbaulänge erforderlich, um überhaupt die Funktion der Verschiebung gewährleisten zu können.Such a cardan shaft is in DE 39 07 608 A1 described. It is in the axial direction of the fork arms a joint fork away behind the connected end a connection of the two fork arms is provided, which is in the form of a one-piece molded hollow pin and at other joint fork is designed as a flange which is connected to a hollow profile. As for that too Shift profile a certain minimum coverage is required to the torque without damaging the Being able to record profiles is the area of application such cardan shafts in terms of installation length limited. It can only be used for a given installation space minor changes in length are included or it is a minimum installation length is required to match the To ensure the function of the shift.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkwelle zu schaffen, die eine extrem kurze Einbaulänge aufweist, trotzdem aber noch für die Aufnahme von Längenänderungen geeignet ist.The invention has for its object a propeller shaft to create, which has an extremely short installation length, but still for recording changes in length suitable is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß an den Anschlüssen zur Verbindung mit den Schiebehülsen Sitz flächen angebracht sind, die radial außerhalb der jeweils die beiden Gabelarme verbindenden Abschnitte des jeweiligen Anschlusses angeordnet sind.This object is achieved in that the connections for connection with the sliding sleeves seat Are attached radially outside of each the two fork arms connecting sections of each Connection are arranged.

Von Vorteil bei einer solchen Ausbildung ist, daß durch die Verlegung der Verschiebung in die radial äußere Position ein größerer Schiebeweg durchmessen werden kann als dies über den Spalt, der zwischen den beiden anein ander angrenzenden Gelenkgabeln der Gelenkwelle vorhanden ist, möglich ist. Im gegebenen Bauraum kann also eine größere Verschiebung untergebracht werden. Andererseits kann eine extrem kurze Einbaulänge erzielt werden. Ein weiterer Vorteil der nach der Erfindung sich ergebenden Lösung besteht darin, daß die Abbeugbarkeit der beiden Kreuzgelenke unbeeinflußt bleibt.The advantage of such training is that the relocation of the shift to the radially outer Position a larger sliding path can be measured than this across the gap that existed between the two on the adjacent joint forks of the drive shaft is, is possible. In the given installation space, one can larger shift can be accommodated. On the other hand an extremely short installation length can be achieved. A Another advantage of the resultant according to the invention Solution is that the bendability of the two Universal joints remains unaffected.

Eine besonders günstige Gestaltung ergibt sich nach der Erfindung dadurch, daß die die Profile aufweisenden Teile der Schiebehülsen den Spalt zwischen den beiden Gelenk gabeln der beiden Kreuzgelenke bei deren angenäherter Stellung völlig und zusätzlich zumindest einen Teil der axialen Erstreckung der Gelenkgabeln überdecken.A particularly favorable design results from the Invention in that the parts having the profiles the sliding sleeves the gap between the two joint fork the two universal joints at their approximated Position completely and additionally at least part of the cover the axial extension of the joint forks.

Vorzugsweise ist mindestens eine der beiden Sitzflächen radial außerhalb des Rotationsdurchmessers der Gabelarme der Gelenkgabeln angeordnet.At least one of the two seating surfaces is preferably radially outside the rotation diameter of the fork arms the articulated forks arranged.

Eine Abdichtung, die die Verschiebefunktion der Schiebe hülsen nicht stört, wird dadurch erreicht, daß die radial äußere Schiebehülse eine zylindrische Außenfläche hat, auf der die am freien Ende eines Schutzrohres angeordnete Dichtung aufsitzt, und daß das Schutzrohr mit seinem anderen Ende auf der Außenfläche der Gelenkgabel, der die innere Schiebehülse zugeordnet ist, festgelegt ist.A seal that has the sliding function of sliding sleeve does not bother, is achieved in that the radial outer sliding sleeve has a cylindrical outer surface which is arranged at the free end of a protective tube Seal sits, and that the protective tube with his other end on the outer surface of the joint fork, which the inner sliding sleeve is assigned is fixed.

Die kurze Bauweise wird in weiterer Ausgestaltung noch dadurch unterstützt, daß die äußere Schiebehülse mit ihrem freien Ende in der angenäherten Stellung der beiden Ge lenkgabeln aneinander in den Ringspalt zwischen innerer Schiebehülse und Schutzrohr eintaucht.The short design is still in a further embodiment supported by the fact that the outer sliding sleeve with her free end in the approximate position of the two Ge steering forks together in the annular gap between the inner Immersed sliding sleeve and protective tube.

Für die beiden äußeren Anschlüsse sind verschiedene An schlußvarianten möglich. So kann eine Gestaltung als Ge lenkgabeln erfolgen, an denen die Flansche als Anschlüsse zu den treibenden bzw. anzutreibenden Wellen, zwischen denen die kurze Gelenkwelle angeordnet ist, vorgesehen sind. Es ist jedoch auch möglich, zum Anschluß sogenannte Flügelbuchsen zu wählen, die auf den beiden Kreuzzapfen aufsitzen. Hierdurch wird eine noch weitere Verkürzung der axialen Einbaulänge erreicht. There are different connections for the two outer connections final variations possible. So a design as Ge Steering forks are made on which the flanges as connections to the driving or driven waves, between which the short cardan shaft is arranged are. However, it is also possible to connect so-called Choose wing bushings on the two cross pins sit on. This will further shorten the axial installation length reached.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt.A preferred embodiment of the invention is in the drawing is shown schematically.

Es zeigtIt shows

Fig. 1 die erfindungsgemäße Gelenkwelle in der Seitenan sicht, halb geschnitten, halb in Ansicht und Fig. 1, the drive shaft according to the invention in Seitenan view, half cut, half in view and

Fig. 2 einen Schnitt II-II gemäß Fig. 1. Fig. 2 shows a section II-II of FIG. 1.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Kreuzgelenkwelle ist eine kurzbauende Gelenkwelle, die aus den beiden Kreuzgelenken 1 und 2 sowie der Längsverschiebung 3 aufge baut ist. Die beiden Kreuzgelenke 1 und 2 bestehen jeweils aus ersten Anschlußmitteln 4, die als Gelenkgabeln ge staltet oder aber auch durch eine Flügelbuchsenkonstruk tion verwirklicht sein können. Aus der Zeichnung ist die Ausbildung der ersten Anschlußmittel als Gelenkgabel 4 ersichtlich. Die ersten Gelenkgabeln 4 weisen Flanschan schlüsse zur Verbindung mit einem treibenden bzw. anzu treibenden Wellenteil auf. Als Einsatzgebiet solcher kurz bauenden Kreuzgelenkwellen kommt beispielsweise der An triebsstrang in Nutzkraftwagen in Betracht. Solche extrem kurzen Einbaulängen treten beispielsweise bei Sattelzug maschinen mit Unterflurmotor auf, bei denen über die Kreuzgelenkwelle eine antriebsmäßige Verbindung zwischen dem Schaltgetriebe und dem Achsgetriebe erzeugt wird.The universal joint shaft shown in FIGS. 1 and 2 is a short drive shaft which is built up from the two universal joints 1 and 2 and the longitudinal displacement 3 . The two universal joints 1 and 2 each consist of first connection means 4 , the stems as articulated forks or can also be realized by a wing socket construction. From the drawing, the design of the first connection means as an articulated fork 4 can be seen. The first joint forks 4 have flange connections for connection to a driving or to be driven shaft part. The field of use of such short universal joint shafts is, for example, the drive train in commercial vehicles. Such extremely short installation lengths occur, for example, in tractor units with an underfloor motor, in which a drive connection between the manual transmission and the axle drive is generated via the universal joint shaft.

Normalerweise weisen die beiden Kreuzgelenke 1, 2 zweite Gelenkgabeln 5 auf, die zwei gegenüberliegende Gabelarme 8 und 8a besitzen. In den Gabelarmen 8, 8a der Gelenkgabeln 5 bzw. für den Fall, daß die ersten Anschlußmittel ebenfalls als Gelenkgabeln 4 ausgestaltet sind, auch in deren Gabelarmen, sind Aufnahmebohrungen 7 vorgesehen. Zur ge lenkigen Verbindung zwischen den beiden Gelenkgabeln 4, 5 dient ein Zapfenkreuz 8, welches zwei senkrecht aufein ander stehende Zapfenpaare 9, 10 aufweist. Jeweils zwei ein Paar bildende Zapfen 9,10 sind auf einer Zapfenachse 13, 14 angeordnet. Das Zapfenpaar 9 mit der Zapfenachse 13 ist unter Zwischenschaltung von Lagerbuchsen 11 in den Auf nahmebohrungen 7 der beiden Gabelarme 6 und 6a der Gelenk gabel 5 aufgenommen. Die Lagerbuchsen 11 sind durch Sicherungsringe 12 gesichert und legen das Zapfenkreuz 8 in Richtung der Zapfenachse 13 fest. Die beiden anderen Zapfen 9 sind in entsprechenden Bohrungen der Anschluß mittel 4 aufgenommen.Normally, the two universal joints 1 , 2 have second joint forks 5 , which have two opposite fork arms 8 and 8 a. In the fork arms 8 , 8 a of the articulated forks 5 or in the event that the first connection means are also configured as articulated forks 4 , also in their fork arms, receiving bores 7 are provided. For articulated connection between the two joint forks 4 , 5 is a cross member 8 , which has two perpendicular to each other standing pairs of pins 9 , 10 . In each case two pins 9 , 10 forming a pair are arranged on a pin axis 13 , 14 . The pair of pins 9 with the pin axis 13 is added with the interposition of bearing bushes 11 in the receiving holes 7 on the two fork arms 6 and 6 a of the joint fork 5 . The bearing bushes 11 are secured by locking rings 12 and fix the cross member 8 in the direction of the journal axis 13 . The other two pins 9 are received in corresponding bores of the connection medium 4 .

Die beiden zweiten Gelenkgabeln 5 weisen zur Verbindung ihrer beiden Gabelarme 6, 6a einen Anschluß 15 auf. Dieser besitzt einen radial inneren Abschnitt 15a. Auf dem Außen umfang der beiden Anschlüsse 15 sind jeweils Sitzflächen 16 bzw. 20 angebracht. Die zum Kreuzgelenk 1 gehörende Gelenkgabel 5 weist eine Sitzfläche 16 auf, auf welcher die innere Schiebehülse 17 zentriert aufgenommen und durch eine Schweißnaht 18 drehfest angebracht ist. Die innere Schiebehülse 17 weist auf ihrer Außenfläche ein aus um fangsverteilten axialen Zähnen gebildetes Profil 19 auf, auf welches die äußere Schiebehülse 21 relativ bewegbar aufgenommen ist. Hierzu weist die äußere Schiebehülse 21 in ihrer Innenfläche entsprechend umfangsverteilte Zähne auf, die das Profil 23 bilden, das zu dem Profil 19 paßt. Beide Profile 19, 23 überlappen sich in axialer Richtung. Die äußere Schiebehülse 21 ist auf einer radial außen liegenden Sitzfläche 20 des zum Kreuzgelenk 2 gehörenden Anschlusses 15 der Gelenkgabel 5 drehfest und zentriert aufgenommen. Zur Erzielung der festen Verbindung dient eine Schweißnaht 22. Die äußere Schiebehülse 21 wird durch ein Schutzrohr 25 überdeckt, das mit einem Ende auf einer Sitzfläche 24 der Gelenkgabel 5 des Kreuzgelenkes 1 aufge nommen und auf dieser durch eine Schweißnaht 26 festgelegt ist. Die Sitzfläche 24 ist axial in Richtung auf das Zapfenkreuz 8 des ersten Kreuzgelenkes 1 hin verlegt ange ordnet. Sie ist darüber hinaus auf dem radial äußersten Durchmesser der Gelenkgabel 5 angeordnet. Das freie Ende des Schutzrohres 25 ist mit einer Dichtung 27 versehen, die auf der zylindrischen Außenfläche 28 der äußeren Schiebehülse 21 bei Längenveränderung gleitend abgestützt ist. Zur Erzielung einer größtmöglichen Verschiebung, bei vorgegebener axialer Länge, taucht die äußere Schiebehülse 23 mit ihrem freien Ende in den zwischen der inneren Schiebehülse 17 und dem Schutzrohr 25 zum Kreuzgelenk 1 hin gebildeten Ringspalt 30 ein. In Fig. 1 sind die beiden Kreuzgelenke 1, 2 in ihrer angenäherten Position dargestellt. Dabei befinden sich die beiden Anschlüsse 15 ihrer Gelenkgabeln 5 im angenäherten Zustand. Zwischen beiden ist ein Spalt gegeben, der mit 29 bezeichnet ist. Es ist erkennbar, daß die Profile 19, 23 der beiden Schiebehülsen 17, 21 auf einem Durchmesser angeordnet sind, der wesentlich größer ist als der Rotationsdurchmesser D der beiden Gabelarme 8. Dabei überdecken die Schiebehülsen 17, 21 und die Profile 19, 23 den Spalt 29 und darüber hinaus einen erheblichen Teil der axialen Länge der beiden Anschlüsse 15.The two second joint forks 5 have a connection 15 for connecting their two fork arms 6 , 6 a. This has a radially inner section 15 a. On the outer circumference of the two connections 15 , seats 16 and 20 are attached. The joint fork 5 belonging to the universal joint 1 has a seat surface 16 on which the inner sliding sleeve 17 is centered and is attached in a rotationally fixed manner by means of a weld seam 18 . The inner sliding sleeve 17 has on its outer surface a profile 19 formed from circumferentially distributed axial teeth, on which the outer sliding sleeve 21 is received in a relatively movable manner. For this purpose, the outer sliding sleeve 21 has corresponding circumferentially distributed teeth in its inner surface, which form the profile 23 , which matches the profile 19 . Both profiles 19 , 23 overlap in the axial direction. The outer sliding sleeve 21 is rotatably and centered on a radially outer seat 20 of the joint 15 belonging to the universal joint 2 of the joint fork 5 . A weld seam 22 is used to achieve the fixed connection. The outer sliding sleeve 21 is covered by a protective tube 25 , which is taken up with one end on a seat 24 of the joint fork 5 of the universal joint 1 and is fixed on this by a weld 26 . The seat 24 is axially laid in the direction of the cross member 8 of the first universal joint 1 arranged. It is also arranged on the radially outermost diameter of the joint fork 5 . The free end of the protective tube 25 is provided with a seal 27 which is slidably supported on the cylindrical outer surface 28 of the outer sliding sleeve 21 when the length changes. In order to achieve the greatest possible displacement with a given axial length, the outer sliding sleeve 23 dips with its free end into the annular gap 30 formed between the inner sliding sleeve 17 and the protective tube 25 towards the universal joint 1 . In Fig. 1, the two universal joints 1 , 2 are shown in their approximate position. The two connections 15 of their joint forks 5 are in the approximate state. There is a gap between the two, designated 29 . It can be seen that the profiles 19 , 23 of the two sliding sleeves 17 , 21 are arranged on a diameter which is substantially larger than the rotational diameter D of the two fork arms 8 . The sliding sleeves 17 , 21 and the profiles 19 , 23 cover the gap 29 and, moreover, a considerable part of the axial length of the two connections 15 .

BezugszeichenlisteReference list

1, 2 Kreuzgelenk
3 Längsverschiebung
4 erste Anschlußmittel/erste Gelenkgabel
5 zweite Gelenkgabel
6, 6a Gabelarme
7 Aufnahmebohrung
8 Zapfenkreuz
9, 10 Zapfen
11 Lagerbuchse
12 Sicherungsring
13, 14 Zapfenachse
15 Anschluß
15a verbundener Abschnitt
16 Sitzfläche für innere Schiebehülse
17 innere Schiebehülse
18 Schweißnaht
19 Profil der inneren Schiebehülse
20 Sitzfläche für äußere Schiebehülse
21 äußere Schiebehülse
22 Schweißnaht
23 Profil der äußeren Schiebehülse
24 Sitzfläche für Schutzrohr
25 Schutzrohr
26 Schweißnaht für Schutzrohr
27 Dichtung
28 Außenfläche der äußeren Schiebehülse
29 Spalt
30 Ringspalt
D Rotationsdurchmesser 1, 2 universal joint
3 longitudinal displacement
4 first connection means / first joint fork
5 second joint fork
6, 6 a fork arms
7 location hole
8 cone cross
9, 10 cones
11 bearing bush
12 circlip
13, 14 pin axis
15 connection
15 a connected section
16 seat for inner sliding sleeve
17 inner sliding sleeve
18 weld
19 Profile of the inner sliding sleeve
20 seat for outer sliding sleeve
21 outer sliding sleeve
22 weld
23 Profile of the outer sliding sleeve
24 seat for protective tube
25 protective tube
26 weld seam for protective tube
27 seal
28 outer surface of the outer sliding sleeve
29 gap
30 annular gap
D rotation diameter

Claims

1. PTO shaft with two universal joints, each consisting of first connection means, in particular a first joint fork, a second joint fork, the fork arms are connected to one another via a connection, and a trunnion cross with two pairs of perpendicular pins, each of which two, on a common axis pins are pivotally received in the second joint fork and the first connecting means, and with a rotationally fixed, but axially a relative adjustment of the two universal joints to each other and from a longitudinal displacement, the two attached to them inside or outside and interlocking Sliding sleeves are telescopic, which are each firmly connected to the connection of one of the two second articulated forks, characterized in that on the connections ( 15 ) for connection to the sliding sleeves ( 17 , 21 ) seat surfaces ( 16 , 20 ) are attached, which are radially outside each of which two fork arms ( 6 , 6 a) connecting sections ( 15 a) of the respective connection ( 15 ) are arranged.

2. Cardan shaft according to claim 1, characterized in that the profiles ( 19 , 23 ) having parts of the sliding sleeves ( 17 , 21 ) the gap ( 29 ) between the two joint yokes ( 5 ) of the two universal joints ( 1 , 2 ) at their approximate position completely and additionally cover at least part of the axial extent of the Ge steering forks ( 5 ).

3. Cardan shaft according to claim 1, characterized in that at least one ( 20 ) of the two seat surfaces ( 16 , 20 ) is located radially outside the rotational diameter (D) of the fork arms ( 6 , 6 a) of the articulated forks ( 5 ).

4. PTO shaft according to one of claims 1 to 3, characterized in that the radially outer sliding sleeve ( 21 ) has a zy-cylindrical outer surface ( 28 ) on which the seal ( 27 ) arranged at the free end of a protective tube ( 25 ) is seated, and that the protective tube ( 25 ) with its other end on the outer surface ( 24 ) of the joint fork ( 5 ), which is associated with the inner sliding sleeve ( 17 ), is fixed.

5. PTO shaft according to claim 4, characterized in that the outer sliding sleeve ( 21 ) with its free end in the approximate position of the two articulated forks ( 5 ) to each other in the annular gap ( 30 ) between the inner sliding sleeve ( 17 ) and the protective tube ( 25 ) .