DE4310007C1

DE4310007C1 - Flanschverbindung

Info

Publication number: DE4310007C1
Application number: DE19934310007
Authority: DE
Inventors: Hans-Heinrich Welschof; Olaf Orlamuender
Original assignee: Loehr and Bromkamp GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 1993-03-27
Filing date: 1993-03-27
Publication date: 1994-10-06
Anticipated expiration: 2013-03-28

Description

Die Erfindung betrifft eine Flanschverbindung zwischen einer Stirnfläche eines Gelenkaußenteils eines Gleichlaufdrehgelenks und einer Flanschfläche eines Anschlußelements, bei der an einer ersten der einander zugekehrten Stirn- bzw. Flanschflächen in Umfangsrichtung betrachtet wenigstens bereichsweise Erhöhungen und Vertiefungen angeordnet sind, die zur Herstellung einer Drehmomente aufnehmenden formschlüssigen Verbindung im wesent lichen radial verlaufen.

Eine Flanschverbindung dieser Art ist aus der DE 32 10 389 C2 bekannt. Hierbei sind die Erhöhungen und Vertiefungen in beiden der einander zugekehrten Flächen ausgebildet. Ein als Abdichtung des Gelenks dienender Deckel aus weicherem Material ist da zwischen eingelegt, in den sich die Erhöhungen und Vertiefungen beim axialen Verspannen von Gelenkaußenteil und Flansch des Anschlußelements eingraben. Hierdurch soll das durch die Flanschverbindung übertragbare Drehmoment erhöht werden und das Gelenk zur Wellenseite hin abgedichtet werden. Nachteilig ist hierbei, daß das gesamte Drehmoment über den aus weicherem Material bestehenden Deckel geleitet wird, so daß entweder Abstriche im Hinblick auf die Drehmomentbelastbarkeit oder im Hinblick auf die Dichtfunktion gemacht werden müssen.

Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Flanschverbindung der eingangs genannten Art bereitzustellen, die eine verbesserte Drehmomentkapazität aufweist. Die Lösung hierfür besteht darin, daß die andere der einander zugekehrten Flansch- bzw. Stirnflächen eine geringere Oberflächenhärte als die erste aufweist und daß die Stirn- und Flanschflächen im Bereich der Erhöhungen und Vertiefungen un mittelbar miteinander unter axialer Vorspannung in verzahntem Eingriff sind und daß der Bereich der Erhöhungen und Ver tiefungen nur einen radialen Teilbereich der Flansch- bzw. Stirnflächen umfassen und radial innerhalb davon in zumindest einer der Flächen eine Eindrehung vorgesehen ist, die eine Flachdichtung aufnimmt.

Die hiermit vorgeschlagenen Mittel ermöglichen eine Steigerung der Drehmomentbelastbarkeit der Flanschverbindung durch eine größere Freiheit bei der Auswahl der Form der Erhöhungen und Vertiefungen sowie bei der Abstimmung der Festigkeitswerte des Materials der aneinander anliegenden Flächen, die über die Möglichkeiten bei der Verwendung eines das Drehmoment über tragenden Blechdeckels hinausgehen. Die Erhöhungen und Ver tiefungen können beispielsweise bei der plastischen Umformung des Gelenkaußenteils an dessen Stirnfläche ausgebildet werden und anschließend bei der Wärmebehandlung der Bahnen des Gelenk außenteils ebenfalls einer festigkeitssteigernden Wärmebehand lung unterzogen werden. In Ergänzung hierzu kann das Material des Gegenflansches zumindest im Oberflächenbereich der Flansch fläche weicher gewählt werden und von einer festigkeitssteigern den Wärmebehandlung ausgenommen werden. Mit der in der Ein drehung einliegenden Flachdichtung kann die Abdichtung auch dann hergestellt werden, wenn die Erhöhungen und Vertiefungen sich nur teilweise in die Gegenfläche eingepreßt haben oder ein pressen sollen.

Im Hinblick darauf, daß die eine der Stirn- bzw. Flanschflächen aus einem Material geringerer Festigkeit besteht, kann die genannte Flachdichtung aus einem Material höherer Festigkeit bestehen.

Nach einer ersten möglichen Ausführung kann vorgesehen werden, daß die erste der einander zugekehrten Flansch- bzw. Stirn flächen in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung betrachtet nur bereichsweise Erhöhungen und Vertiefungen aufweisen, wobei die Erhöhungen über die übrige ebene Fläche hinausstehen, und daß die Erhöhungen vollkommen in das Material der anderen Flansch- bzw. Stirnfläche eingedrückt sind, wobei die übrige ebene Fläche vollkommen mit ihrer Gegenfläche zur Anlage kommt. Dies ist einfach dadurch sicherzustellen, daß die zu ver bindenden Teile auf Block gesetzt werden, insbesondere durch die eingesetzten Verbindungsmittel, d. h. in erster Linie eine Schraubenverbindung.

Gemäß einer zweiten möglichen Ausführung wird vorgeschlagen, daß die erste der einander zugekehrten Flansch- bzw. Stirnflächen vollständig mit Erhöhungen und Vertiefungen versehen sind, und daß die Erhöhungen gleichmäßig tief über dem Umfang in das Material der anderen Flansch- bzw. Stirnfläche eingedrückt sind. Dies ist am leichtesten durch den Einsatz einer speziellen Spannvorrichtung möglich, wobei die eingesetzten Verbindungs mittel erst anschließend eingesetzt werden und an der Erzeugung des Eingriffs selber nicht beteiligt sind. In beiden Fällen wird ein schlagfreier Rundlauf bzw. Planlauf der fertigen Einheit aus Gelenk und Anschlußelement sichergestellt.

Die Form der Erhöhungen und Vertiefungen und ihre Abmessungen sind Parameter, die auf den Anwendungsfall, d. h. auf die auf tretenden Drehmomentbelastungsspitzen ausgelegt werden können. Bevorzugt sind sich radial erstreckende, im Querschnitt V-förmig spitze Erhöhungen und Vertiefungen. In ähnlicher Weise geeignet sind sich kreuzende Vertiefungen. Diese können jeweils entweder die ganze Flanschfläche einnehmen oder sich auf radiale Teil flächen und/oder auf Umfangsteilflächen beschränken. Bevorzugt ist es in jedem Fall, wenn der Teilkreis einer Schraubverbindung zwischen den Teilen mit dem Bereich der Erhöhungen und Ver tiefungen radial zusammen fällt.

Hiermit kann bei Herstellen der Schraubverbindung ein voll ständiges Eingraben der Erhöhungen und Vertiefungen in die jeweilige Gegenfläche allein aufgrund der Verspannkräfte der Schraubverbindung erreicht werden. Je nach Art der Material qualitäten ist es auch möglich, vor dem Aufbringen der Ver spannkräfte der Schraubverbindung eine axiale Verpressung der Teile vorzunehmen.

Nach einer günstigen Ausführung kann die Flachdichtung Teil eines das Gelenk verschließenden Deckels sein. Alternativ dazu ist es möglich, daß auf die Flachdichtung ein in die Eindrehung eingreifender, das Gelenk verschließender Deckel aufgelegt ist. Eine Flanschverbindung der hiermit genannten Art ist kosten günstiger, als die bisherigen Verbindungen nach dem Stand der Technik, spart in geringem Maße axiale Baulänge ein und ist geeignet, bei geeigneter Auslegung höhere Drehmomentspitzen aufzunehmen.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben.

Fig. 1 zeigt einen Axialschnitt durch eine erfindungsgemäße Flanschverbindung;

Fig. 2 zeigt eine vergrößerte Einzelheit im Bereich der Erhöhungen und Vertiefungen nach Fig. 1;

Fig. 3 zeigt eine Einzelheit einer erfindungsgemäßen Flanschverbindung ähnlich Fig. 2 in abgewandelter Ausführung;

Fig. 4 zeigt die Axialansicht eines Gelenkaußenteils gem. Fig. 1 und 2;

Fig. 5 zeigt die Axialansicht eines Gelenkaußenteils nach Fig. 3.

In Fig. 1 ist ein axial verschiebliches Gleichlaufdrehge lenk 1 mit einem mit dessen Gelenkaußenteil verspannten Wellenanschlußelement 21 und einer in dessen Gelenkinnen teil eingesteckten in Gegenrichtung weisenden Welle 31 gezeigt. Als Einzelheiten am Drehgelenk 1 sind ein Gelenk außenteil 4 mit innenliegenden Kugelbahnen 5, ein Gelenk innenteil 8 mit außenliegenden Kugelbahnen 9, weiter eine der in den Bahnen aufgenommenen Kugeln 10 sowie der die Kugeln in einer Ebene haltende Kugelkäfig 11 erkennbar. Die Bahnen 5, 9 laufen schräg zur Gelenkachse, kreuzen einander und steuern so die Kugeln bei Axialverschiebung und Winkelstellung der Gelenkteile zueinander. Das Gelenk außenteil 1 hat eine Stirnfläche 12, in der ein mit Er höhungen und Vertiefungen 13 versehener Bereich ausge bildet ist. Radial innerhalb davon ist eine Eindrehung 14 vorgesehen. Die Eindrehung 14 nimmt eine Flachdichtung 15 und einen das Gelenkaußenteil abschließenden Deckel 16 auf. Die Erhöhungen und Vertiefungen 13 haben sich in die gegenüberliegende Flanschfläche 23 eines Flansches 22 am Wellenanschlußelement 21, die zunächst eben war, einge drückt. Dies erfolgt durch Axialkräfte infolge Eindrehens und Anziehens von nicht dargestellten Schrauben, die durch Schraubenlöcher 6 im Gelenkaußenteil 4 durchgesteckt und in Gewindelöcher 24 im Flansch 22 eingedreht werden. Es ist möglich, die Axialkräfte durch axiales Verpressen mit äußeren Klemmbacken oder Spannbacken oder dergleichen vor dem Anziehen der Schrauben zu erhöhen. Die Welle 31 ist mit einer Wellenverzahnung 32 und einem Sicherungsring 33 gegenüber dem Gelenkinnenteil 8 drehfest und axial ge sichert.

In Fig. 2 ist das Gelenkaußenteil 4 des Gleichlaufdrehge lenks 1 sowie der Flansch 22 des Anschlußelementes 21 erkennbar. Am Gelenkaußenteil 4 ist die Stirnfläche 12 mit den Erhöhungen und Vertiefungen 13 erkennbar, innerhalb derer sich die Eindrehung 14 befindet. Der Flansch 22 weist die ursprünglich ebene Flanschfläche 23 auf, in die sich die Erhöhungen und Vertiefungen 13 des Gelenkaußen teils 4 eingedrückt haben. In der Eindrehung 14 des Ge lenkaußenteils 4 liegt eine Flachdichtung 15 und der das Innere des Gelenks gegenüber dem Anschlußelement 21 ab schließende Deckel 16 ein.

In Fig. 3 sind übereinstimmende Einzelheiten wie in Fig. 2 mit den gleichen Ziffern bezeichnet. Abweichend davon ist am Gelenkaußenteil 4 die Stirnfläche 12 mit einem radial begrenzten Bereich von Erhöhungen und Vertiefungen 13′ versehen, die sich jedoch in gleicher Weise in die ursprünglich ebene Flanschfläche 23 des Flansches 22 des Anschlußelements 21 eingedrückt haben. Eindrehung 14, Flachdichtung 15 und Deckel 16 stimmen vollkommen mit den Einzelheiten gemäß Fig. 2 überein.

In Fig. 4 ist das Gelenkaußenteil 4 in Ansicht gezeigt, wobei die hier radial verlaufenden Erhöhungen und Ver tiefungen 13 in der Stirnfläche 12 im einzelnen erkennbar sind. Sie erstrecken sich vom Teilkreis der Schrauben löcher 6 bis zum äußeren radialen Rand. Innerhalb dieser ist die Eindrehung 14 ausgebildet, die einige der Bahnen 5 im Gelenkaußenteil erkennen läßt.

In Fig. 5 sind übereinstimmende Einzelheiten wie in Fig. 4 mit den gleichen Ziffern bezeichnet. Das Gelenkaußenteil 4′ weist in seiner Stirnfläche 12 einen Bereich mit Er höhungen und Vertiefungen 13′ auf, die vom Teilkreis der Schraubenlöcher 6 ausgehend nur einen geringeren radialen Bereich einnehmen und nicht bis zur Außenkante des Gelenk außenteils reichen. Die Erhöhungen und Vertiefungen 13′ verlaufen hier ebenfalls radial. Innerhalb der Erhöhungen und Vertiefungen 13′ befindet sich wiederum die Eindrehung 14. Auch hier sind Bahnen 5 im Gelenkaußenteil erkennbar.

Wie erwähnt, sind die Erhöhungen und Vertiefungen im Quer schnitt zu ihrem Längsverlauf vorzugsweise V-förmig spitz. Sie können von der dargestellten radial verlaufenden Form abweichend ausgebildet werden.

Bezugszeichenliste

1 Gleichlaufdrehgelenk
4 Gelenkaußenteil
5 Kugelbahn
6 Schraubenloch
8 Gelenkinnenteil
9 Kugelbahn
10 Kugel
11 Kugelkäfig
12 Stirnfläche
13 Erhöhungen und Vertiefungen
14 Eindrehung
15 Flachdichtung
16 Deckel
21 Anschlußelement
22 Anschlußflansch
23 Flanschfläche
24 Gewindeloch
31 Anschlußwelle
32 Wellenverzahnung
33 Sicherungsring

Claims

1. Flanschverbindung zwischen einer Stirnfläche (12) eines Gelenkaußenteils (4) eines Gleichlaufdrehgelenks (1) und einer Flanschfläche (23) eines Anschlußelements (21), bei der an einer ersten der einander zugekehrten Stirn- bzw. Flanschflächen (12, 23) in Umfangsrichtung betrachtet wenigstens bereichsweise Erhöhungen und Vertiefungen (13) angeordnet sind, die zur Herstellung einer Drehmomente aufnehmenden formschlüssigen Verbindung im wesentlichen radial verlaufen und bei der Dichtungsmittel zwischen den einander zugekehrten Stirn- bzw. Flanschflächen vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die andere der einander zugekehrten Flansch- bzw. Stirnflächen (23, 12) eine geringere Oberflächenhärte als die erste aufweist und daß die Stirn- und Flanschflächen im Bereich der Erhöhungen und Vertiefungen (13) unmittelbar miteinander unter axialer Vorspannung in verzahntem Eingriff sind, und
daß der Bereich der Erhöhungen und Vertiefungen (13) nur einen radialen Teilbereich der Flansch- bzw. Stirnflächen (12, 23) umfaßt und radial innerhalb davon in zumindest einer der Flächen eine Eindrehung (14) vorgesehen ist, die eine Flachdichtung (15) aufnimmt.

2. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste der einander zugekehrten Flansch- bzw. Stirn flächen in Umfangsrichtung oder in radialer Richtung be trachtet nur bereichsweise Erhöhungen und Vertiefungen auf weisen, wobei die Erhöhungen über die übrige ebene Fläche hinausstehen, und daß die Erhöhungen vollkommen in das Material der anderen Flansch- bzw. Stirnfläche eingedrückt sind, wobei die übrige ebene Fläche vollkommen mit ihrer Gegenfläche- zur Anlage kommt.

3. Verbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die erste der einander zugekehrten Flansch- bzw. Stirn flächen vollständig mit Erhöhungen und Vertiefungen ver sehen sind, und
daß die Erhöhungen gleichmäßig tief über dem Umfang in das Material der anderen Flansch- bzw. Stirnfläche eingedrückt sind.

4. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen und Vertiefungen (13) meißelschlag förmige Riefen und Aufwerfungen mit insbesondere V-förmig spitzem Querschnitt sind.

5. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Erhöhungen und Vertiefungen (13) ein Kreuzmuster bilden.

6. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilbereich der Flansch- bzw. Stirnflächen (12, 23) mit den Erhöhungen und Vertiefungen (13) radial mit dem Teilkreis einer Schraubverbindung (6, 24) zwischen den Teilen (4, 21) zusammenfällt.

7. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachdichtung (15) Teil eines das Gelenkaußenteil verschließenden Deckels ist.

8. Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf die Flachdichtung (15) ein in die Eindrehung (14) eingreifender, das Gelenkaußenteil (4) verschließender Deckel (16) aufgelegt ist.