DE4324682C2 - Axialfestes Antriebsgelenk - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Antriebsgelenk mit einem mit einer ersten Welle fest verbundenen Körper, der einen Hohl­ raum bestimmt, in welchem wenigstens ein Paar von Laufbahnen ausgebildet ist, in welchen ein mit einer zweiten Welle verbundenes Wälzelement aufgenommen ist.

Es sind zahlreiche Antriebsgelenke dieser Art bekannt, insbesondere Gleichlaufgelenke, bei denen es erforderlich ist, eine axiale Quasiunbeweglichkeit der einen Welle in Bezug auf die andere bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung größter Gelenkfreiheit für das Antriebsgelenk zu gewährlei­ sten, damit dieses im Winkel arbeiten kann.

Es wurden zahlreiche Lösungen vorgeschlagen, die mei­ stensteils darin bestehen, axiale Anschlagmittel in den beiden Richtungen vorzusehen, die voneinander unabhängig oder im gleichen Aufbau getrennt sind und die aufgrund ihrer Konzeption insofern nachteilig sind, als sie Schlag­ erscheinungen hervorrufen, die einem guten Arbeiten des Gelenks abträglich und Quellen unerwünschter Geräusche oder vorzeitiger Abnutzungserscheinungen mit Auftreten eines Axialspiels sind.

Zur Überwindung dieses Nachteils wurde bereits in FR-A-2655102 ein Antriebsgelenk vorgeschlagen, welches Hal­ temittel zum axialen Festhalten des Gelenkkörpers in Bezug auf die zweite Welle besitzt, derart, daß die Lage der ersten Welle in Bezug auf die zweite Welle in axialer Richtung im wesentli­ chen konstant ist, wobei die Haltemittel ein Element auf­ weisen, welches eine Neigung der Drehachse der ersten Welle in Bezug auf die Drehachse der zweiten Welle gestattend ela­ stisch verformbar ist, zwei Anschlußflächen, eine innere und eine äußere, aufweist, die mit der zweiten Welle bzw. dem Körper des Antriebsgelenks verbunden sind, und welches eine Abschlußwand für den Hohlraum auf der einen seiner Seiten bildet. Dieses Antriebsgelenk ist Grundlage des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1.

Die Konzeption und Realisierung eines solchen axialen Halteelements, das sich in Form einer elastischen Ringmem­ bran darstellt, sind komplex und es ist insbesondere schwie­ rig, einen zufriedenstellenden Kompromiß zwischen den not­ wendigen Verformungsmöglichkeiten der Membran, mit der sie den Schwenkbedingungen des Gelenks genügen kann, und einer ausreichenden axialen Steifigkeit der Membran derart, daß sie ihre Funktion als axiales Halteelement erfüllt, zu er­ zielen.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Antriebsgelenk der oben genannten Art weiter zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einem Antriebsgelenk mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.

Gemäß bevorzugten Ausgestaltungen der Erfindung

• - fällt bei Fehlen einer axialen Belastung der einen Welle in Bezug auf die andere das momentane Drehzentrum des elastisch verformbaren Elements unabhängig vom Arbeitswinkel des Gelenks im wesentlichen mit dem geometrischen Drehzen­ trum des Gelenks zusammen,
• - ist die innere Anschlußfläche des elastisch verform­ baren Elements mit der zweiten Welle auf der Seite des Ge­ lenkelements verbunden, die dem in den Hohlraum eindringen­ den Ende dieser Welle axial entgegengesetzt ist,
• - ist die innere Anschlußfläche auf einer entsprechen­ den Anlagefläche der zweiten Welle angebracht, in Bezug auf welche sie axial festgelegt ist,
• - ist die äußere Anschlußfläche mit dem Körper des Antriebsgelenks im Bereich des freien Randes des Hohlraumes verbunden,
• - ist die äußere Anschlußfläche auf einer entsprechen­ den Anlagefläche des Körpers des Antriebsgelenks angebracht,
• - die Anlagefläche des Körpers des Gelenks in einer Abschlußhülse des Hohlraums ausgebildet, und
• - wirkt die Abschlußhülse dichtend mit einem komplemen­ tären Oberflächenabschnitt des Körpers des Gelenks zusammen.

Im folgenden wird eine Ausführungsform der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben, deren einzige Figur ein Axialschnitt eines erfindungsgemäß ausgeführten Antriebsgelenks ist.

In der Figur ist ein Dreibein-Gleichlaufgelenk 10 mit einem Antriebsgelenkkörper 12, auch Glocke oder Haus ge­ nannt, zylindrischer Form, welcher im Inneren einen Hohlraum 14 begrenzt, in welchem das Dreibein 16 aufgenommen ist, dargestellt.

Der Körper 12 weist einen Flansch 17 auf, der zur Ver­ bindung mit einer nicht dargestellten ersten Welle mit Dreh­ achse X-X vorgesehen ist, wobei das Gelenk die An­ triebsverbindung dieser Welle mit einer zweiten Welle 18, auf deren gerieftem Ende 20 das Dreibein 16 angebracht ist, gewährleistet.

In bekannter Weise weist das Dreibein 16 drei Beine 22 auf, auf denen jeweils beispielsweise ein Gelenkelement in Form einer Kugelrolle 24 angebracht ist.

Jede Kugelrolle 24 ist rollend in einer im Körper 12 ausgebildeten Rollbahn aufgenommen, die durch zwei Laufbah­ nen 26 mit komplementären Profilen gebildet sind.

In der in der Figur dargestellten Stellung, d. h. in Geradstellung des Antriebsgelenks 10, fallen die Achse Y-Y der zweiten Welle 18 und die Achse X-X, die der ersten Welle und dem Gelenkkörper 12 gemeinsam ist, zusammen.

Das gegenständliche Gelenk ist ein sogenanntes axial­ festes oder quasiaxialfestes Gelenk, d. h. es weist Mittel auf, die dafür vorgesehen sind, einer relativen Axialver­ schiebung der beiden Antriebswellen und damit der Mittel­ ebene P des Dreibeins 16 in Bezug auf den Gelenkkörper 12 entgegenzuwirken.

Die Axialhaltemittel weisen ein elastisch verformbares Element 30 auf.

Das elastisch verformbare Element 30, das beispiels­ weise aus Gummi oder einem Elastomer besteht, ist ein Ele­ ment ringförmiger axialsymmetrischer bzw. rotationssymmetri­ scher Form, welches zwei koaxiale zylindrische Anschlußflä­ chen, eine innere 32 und eine äußere 34, aufweist.

Die innere zylindrische Anschlußfläche 32 ist auf einem inneren Ring 36 verklebt bzw. zur Anhaftung gebracht.

Der Innenring 36 des elastisch verformbaren Elements 30 ist auf einer zylindrischen Auflagefläche 38 der zweiten Welle 18 zwischen einer Radialschulter 40 der letzteren und einer gegenüberstehenden radialen Seitenfläche des Mittel­ körpers des Dreibeins 16 eingeschlossen angebracht.

Die innere zylindrische Anschlußfläche ist auf diese Weise mit der zweiten Welle 18 auf der Seite der Rollen 24 verbunden, die dem freien Ende 20 entgegengesetzt ist, wel­ ches in dem Hohlraum 14 dem Boden 44 des letzteren zugekehrt angeordnet ist.

Der Körper 12 des Antriebsgelenks bestimmt einen zylin­ drischen Randoberflächenabschnitt 46, auf welchem aufge­ preßt und mittels einer Dichtung 48 in dichter Weise ein komplementärer Zylinderabschnitt 50 einer aus Blech beste­ henden Abschlußhülse 52 angebracht ist.

Die Hülse 52 setzt sich ausgehend von ihrem zylindri­ schen Abschnitt 50 und über die axiale Endfläche 54 des Körpers 12 hinaus mit einem zweiten zylindrischen Abschnitt 56 fort, dessen zylindrische Innenfläche 58 eine Auflageflä­ che bildet, auf welcher die äußere Anschlußfläche 34 des elastisch verformbaren Elements 30 verklebt bzw. zur Anhaf­ tung gebracht ist.

Das elastisch verformbare Element 30 ist ein Vollele­ ment, d. h., es bildet eine dichte Trennwand, die den Hohl­ raum 14 auf der dem Boden 44 entgegengesetzten Seite des Hohlraums abschließt.

Gemäß der Erfindung ist der dichte Hohlraum 14 voll­ ständig mit einer inkompressiblen Flüssigkeit und beispiels­ weise mit einem Schmiermittel, wie dem Schmierfett des Ge­ lenks, gefüllt.

Gemäß der Erfindung ist die elastisch verformbare Mem­ bran 30 so konzipiert, daß sie der Resultierenden der Druck­ kräfte standhält, denen sie unterworfen ist, wenn die eine der beiden Wellen in Bezug auf die andere in der diesen beiden Wellen gemeinsamen Axialrichtung belastet wird.

Die Membran 30 verhält sich also in gleicher Weise, wie sich ein Gleitkolben eines Hydraulikzylinders verhalten würde, wenn dessen Arbeitskammer 14 in dichter Weise ver­ schlossen und vollständig mit einer inkompressiblen Flüssig­ keit gefüllt wäre, so daß sich der Kolben in Bezug auf den Körper des Hydraulikzylinders nicht verschieben kann.

Wenn also die Welle 18 axial in der sogenannten Kom­ pressionsrichtung belastet wird, in der ihr Ende 20 im Sinne eines Eindringens in den Hohlraum 14 belastet wird, wird eine solche Bewegung unmöglich gemacht, denn die Membran 30 verformt sich unter der Wirkung der Druckerhöhung im Inneren des Hohlraums 14 nicht, wobei die Druckkräfte auf deren In­ nenfläche 31 einwirken.

Umgekehrt, wenn die Welle 18 unter Zug, d. h. nach links in der Figur, belastet wird, wirkt der Atmosphärdruck, der auf die Außenfläche 33 der Membran 30 wirkt und aufgrund der Quasiunverformbarkeit der Axialrichtung der letzteren, die­ ser Verschiebung der Welle entgegen.

Die Anlagefläche 58 erstreckt sich in Geradstellung des Gelenks koaxial zu der auf der zweiten Welle 18 ausgebilde­ ten inneren Anlagefläche 38 und ist dabei, bei Betrachtung gemäß der Figur, etwas nach links in Bezug auf jene ver­ setzt.

Im Axialschnitt zeigt die Membran 30 eine zum Inneren des Hohlraums 14 gerichtete Verwindung oder Rundung.

Durch dieses Merkmal ist das elastisch verformbare Element 30 so konzipiert, daß seine momentane Drehmitte stets mit der geometrischen Mitte C des Gleichlaufgelenks, unabhängig vom Arbeitswinkel des Gelenks, zusammenfällt.

Ferner verleiht ihm diese spezielle Form eine größere axiale Steifigkeit.

Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf die gerade beschriebene Ausführungsform des elastisch verform­ baren Elements, noch auf seine Arten der Verbindung mit der zweiten Welle 18 und dem Körper 12.

Unter Berücksichtigung der Tatsache, daß das elastisch verformbare Element 30 auch die Aufgabe hat, eine Funktion zu gewährleisten, die derjenigen eines nicht drehenden ela­ stischen Lagers entspricht, welches in den anderen Verfor­ mungsrichtungen als der axialen Richtung eine große Weich­ heit hat, fallen alle Konzeptionen, mit denen diese Funktion erzielt werden kann, in den Bereich der Erfindung.

Die Erfindung beschränkt sich natürlich nicht auf ein Rollen-Gleichlaufgelenk, sondern erstreckt sich auch auf Kugelgelenke.

Die Erfindung betrifft auch feststehende oder quasi­ feststehende Gleichlaufgelenke, wie sie insbesondere für die hinteren seitlichen Kraftübertragungen oder die Längskraft­ übertragungen, die zwischen dem Triebwerk und der Hinter­ achsbrücke oder einem Verteilergetriebe zu dieser angeordnet sind.

Ferner ist es möglich, den zwischen der Welle 18 und dem Körper 12 angebrachten verformbaren Element 30 eine Drehelastizität um seine Drehachse herum zu verleihen, die es gestattet, automatisch die Winkelspiele zu beseitigen, die zwischen dem Dreibein 16 und dem Körper 12 vorhanden sind, um so Geräusche beim Anfahren zu vermeiden.

Die äußere zylindrische Fläche des Elements 30 kann direkt an eine im Körper 12 ausgebildete zylindrische An­ lagefläche anstatt in der Abschlußhülse angeschlossen sein.

Claims (9)

1. Antriebsgelenk mit einem Gelenkkörper (12), der mit einer ersten Welle fest verbunden ist und einen Hohlraum (14) begrenzt, in dem wenigstens ein Paar von Laufbahnen (26) ausgebildet ist, in welchen ein mit einer zweiten Welle (18) verbundenes Gelenkelement (24) aufgenommen ist, und Haltemitteln zum axialen Festhalten des Gelenkkörpers (12) in Bezug auf die zweite Welle (18) derart, daß die Lage der ersten Welle in Bezug auf die zweite Welle (18) in axialer Richtung im wesentlichen konstant ist, wobei die Haltemittel ein Element (30) aufweisen, welches so elastisch verformbar ist, daß es eine Neigung der Drehachse (X-X) der ersten Welle in Bezug auf die Drehachse (Y-Y) der zweiten Welle zuläßt, welches eine Rotationsform und eine innere und eine äußere Anschlußfläche aufweist, die mit der zweiten Welle (18) bzw. mit dem Gelenkkörper (12) verbunden sind, und welches eine Abschlußwand für den Hohlraum (14) auf einer seiner Seiten bildet, dadurch gekennzeichnet, daß der Hohl­ raum (14) mit einer inkompressiblen Flüssigkeit vollständig ausgefüllt ist und daß das Element (30) nicht in der Lage ist, sich unter der Wirkung der Resultierenden der Druck­ kräfte, denen es unterworfen ist, wenn die beiden Wellen in axialer Ausrichtung gegeneinander belastet werden, in axia­ ler Richtung zu verformen.

2. Antriebsgelenk nach Anspruch 1 dadurch gekennzeich­ net, daß bei Fehlen der axialen Belastung der einen Welle in Bezug auf die andere die momentane Drehmitte des Elements (30) im wesentlichen mit der geometrischen Mitte (C) des Antriebsgelenks unabhängig vom Arbeitswinkel des Gelenks zusammenfällt.

3. Antriebsgelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die innere Anschlußfläche (32) mit der zweiten Welle (18) auf derjenigen Seite des Gelenk­ elements (24) verbunden ist, die demjenigen Ende (20) dieser Welle, das in den Hohlraum (14) eindringt, axial entgegen­ gesetzt liegt.

4. Antriebsgelenk nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, daß die innere Anschlußfläche (32) auf einer entsprechenden Anlagefläche (38) der zweiten Welle (18) angebracht ist, in Bezug auf welche sie axial festge­ legt ist.

5. Antriebsgelenk nach irgendeinem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Anschluß­ fläche (34) mit dem Körper (12) im Bereich des freien Randes des Hohlraumes verbunden ist.

6. Antriebsgelenk nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere Anschlußfläche (34) auf einer entsprechenden Anlagefläche des Körpers des Antriebsgelenks angebracht ist.

7. Antriebsgelenk nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß die Anlagefläche des Körpers in einer Abschlußhülse (52) des Hohlraums (14) ausgebildet ist.

8. Antriebsgelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß die Hülse (52) in dichter Weise mit einem komplemen­ tären Oberflächenabschnitt (46) des Körpers (12) des An­ triebsgelenks zusammenwirkt.

9. Antriebsgelenk nach einem der vorstehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß im Axialschnitt das Element (30) eine zum Inneren des Hohlraums (14) gerichtete Rundung aufweist.