DE9101112U1 - Zapfenmitnehmer für ein Kardangelenk - Google Patents

Description

Anwaltsakte: G 4597 GM

J.M. Voith GmbH

Kennwort: "Kurz-Zapfenmitnehmer"

Zapfenmitnehmer für ein Kardangelenk

Die Erfindung betrifft einen Zapfenmitnehmer für ein Kardangelenk einer Gelenkwelle nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Ein Kardangelenk an einer Gelenkwelle dieser Gattung ist aus der DE-OS 27 34 048 bekannt. Dieses Gelenk stellt die drehfeste Verbindung zur übertragung eines Drehmomentes her zwischen einem längsverschieblichen Gelenkwellenteil und einer anzutreibenden Welle. Die dargestellte Gelenkbauart eignet sich für Gelenkwellen, die im Betrieb nur geringer Beugung ausgesetzt sind. Die durch den axialen Abstand der Zapfenachsen hervorgerufene Ungleichförmigkeit der Drehbewegung ist dabei meist unschädlich. Der Vorteil aber besteht darin, daß das Gelenk zur übertragung eines bestimmten Drehmomentes mit kleinerem Rotationsdurchmesser ausgebildet werden kann bzw. ein Gelenk mit vorgegebenem Durchmesser kann ein höheres Drehmoment übertragen.

Der Nachteil aber ist, daß das ganze Gelenk eine größere axiale Baulänge aufweisen muß. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Verbindung zwischen den Zapfen und dem sie tragenden Bauteil kräftig ausgeführt werden muß. Das wiederum kann zu beengten Platzverhältnissen und zu einem vergrößerten Beugewinkel führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein gattungsgemäßes Gelenk so zu verbessern, daß es einen möglichst kurzen axialen Bauraum benötigt.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Danach ist der Zapfenmitnehmer zwischen der treibenden oder getriebenen Welle und dem Gelenk als ein kompaktes einstückiges Bauteil ausgebildet. Sowohl der Flansch mit dem Mittelteil als auch die Zapfen sind so nahe beieinander angeordnet, daß ein formsteifes und nur kleine axiale Baulänge beanspruchendes Bauteil geschaffen ist. Dadurch kann der Längenbedarf eines Kardangelenkes mit axial beabstandeten Zapfenachsen wenigstens teilweise kompensiert werden.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung angegeben. Diese beziehen sich gemäß den Ansprüchen 2 bis 5 auf die Ausbildung der Befestigung des Flansches an der Welle mittels eines massiv angeformten Querkeils, wobei Flansch und Welle über Verschraubungen verbunden sind. Der Querkeil kann sich vorzugsweise quer zur Zapfenachse erstrecken, wobei die Verschraubungen jeweils - in Umfangsrichtung gesehen - zwischen dem Querkeil und den Zapfen bzw. der Zapfenachse angeordnet sind. Gemäß dem Anspruch 6 kann zur Drehmomentübertragung zwischen Welle und Flansch eine Stirnverzahnung vorgesehen sein. Die Ansprüche 7 bis 9 geben Ausführungen des Flansches mit parallelen Planflächen an, die in formgleiche Vertiefungen in der Welle eingepaßt und durch Schrauben befestigt sind. Werden diese Planflächen gemäß den Ansprüchen 10 und 11 zur Welle hin keilförmig ausgeführt, so bewirken die von den Befestigungsschrauben ausgeübten Axialkräfte eine große Umfangskraft auf die Planflächen. Dadurch wird die jeweils passive Flanke der Planflächen bei wechselnder Beanspruchung nie entlastet, und es entsteht kein Passungsrost. Dadurch wird die mechanische Verbindung dauerfest. Gemäß Anspruch 12 kann das Mittelteil im Bereich zwischen den Zapfen eine Vertiefung aufweisen, so daß zwei Zapfenmitnehmer gleicher Bauart mit den Rückseiten eng aneinandergerückt werden können. Dies trägt ebenfalls zu einer kürzeren Baulänge des Gelenks bei. Der Anspruch 13 beschreibt,

aus welchen Teilflächen sich die Außenkontur des Mittelteiles zusammensetzt, nämlich jeweils paarweise gegenüberliegend im wesentlichen ebenen und zur Zapfenstirnseite parallelen Normalflächen und gewölbten Außenflächen, die jeweils Teile eines Kegelmantels darstellen.

Einige Ausführungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Figur 1 eine Gesamtansicht eines Zapfenmitnehmers;

Figur 2 eine Ansicht auf die Unterseite in Richtung der Drehachse;

Figur 3 eine Ansicht in Blickrichtung III in Fig. 2;

Figur 4 eine Ansicht auf eine Stirnverzahnung auf der Unterseite;

Figur 5 eine Seitenansicht gemäß Fig. 4; Figur 6 eine Flanschausführung mit parallelen Planflächen; Figur 7 eine Seitenansicht gemäß Fig. 6;

Figur 8 eine Schrägansicht einer Flanschausführung mit konischen Planflächen;

Figur 9 eine Ansicht auf ein Wellenende mit konischen Planflächen;

Figur 10 eine Ansicht in Richtung der Zapfenachse mit Darstellung der Außenkontur des Mittelteiles.

Die Figur 1 zeigt in einer Schrägansicht einen Kurz-Zapfenmitnehmer 1 gemäß der Erfindung, mit einem Mittelteil 2, an das sich ein Flansch 6 mit größerem Durchmesser stirnseitig anschließt. Auf der anderen Seite des Mittelteiles 2 sind zwei Zapfen 3 angeordnet, die sich entlang einer gemeinsamen Zapfenachse 4 nach radial auswärts erstrecken, bezogen auf eine Drehachse 5, die der Drehachse der gesamten Gelenkwelle entspricht. Die Zapfenachse 4 steht senkrecht zur Drehachse 5. Der Flansch 6 dient zur Befestigung an der Stirnseite einer treibenden oder getriebenen Welle und weist einen in axialer Richtung sich er-

streckenden Querkeil 8 auf. Ein gleicher Querkeil 8 ist auf der gegenüberliegenden und nicht sichtbaren Flanschseite angeordnet. Die Stirnseite der Welle (nicht dargestellt) weist eine formgleiche Vertiefung für die Querkeile 8 auf, so daß eine formschlüssige Drehmomentübertragung vorliegt. Der Flansch 6 liegt über eine stirnseitige Auflagefläche 7 an der Welle an, und die Befestigung erfolgt über Schraubverbindungen durch Befestigungsbohrungen 9.

Die Figuren 2 und 3 zeigen eine Ansicht auf die Unterseite des Zapfenmitnehmers gemäß Fig. 1. Dabei ist zu erkennen, daß die Querkeile 8 eine gemeinsame Längsachse 8a aufweisen, und diese liegt senkrecht zur Zapfenachse 4, in Richtung der Drehachse gesehen. Die Befestigungsbohrungen 9 befinden sich dabei, in Umfangsrichtung gesehen, zwischen den Querkeilen 8 und den sich entlang der Zapfenachse 4 erstreckenden Zapfen 3. Die Fig. 3 zeigt eine Stirnansicht auf die Querkeile 8 in Blickrichtung III in Fig. 2. Zu erkennen ist die ebenfalls einstückige Ausbildung der Querkeile 8, so wie auch der Flansch 6 mit dem Mittelteil 2 und dem Zapfen 3 einstückig ausgebildet sind.

Die Figuren 4 und 5 zeigen eine für sich allein bekannte alternative formschlüssige Verbindung zwischen dem Flansch 6 und der nicht dargestellten treibenden oder getriebenen Welle mittels einer Stirnverzahnung 10. Die Befestigung des Flansches 6 an der Stirnseite der Welle erfolgt wiederum mittels Schraubverbindungen durch Befestigungsbohrungen 9.

Die Figuren 6 und 7 zeigen eine weitere Ausbildung des Flansches 6 zur formschlüssigen Drehmomentübertragung mittels zweier paralleler Planflächen 11. Diese greifen in die Stirnseite der anzubauenden Welle mit entsprechenden Gegenflächen an. Die Verbindung erfolgt wiederum mittels Schrauben durch Befestigungsbohrungen 9. Für die gute Zugänglichkeit zu den Befestigungsschrauben ist es zweckmäßig, die Planflächen 11 senkrecht zur Zapfenachse 4 anzuordnen.

Die Figur 8 zeigt in einer Schrägansicht einen Zapfenmitnehmer ähnlich der Ausführung gemäß den Figuren 6 und 7, bei dem jedoch die Planflächen 13 keilförmig, d.h. zur Welle hin verjüngt ausgebildet sind. Beide Planflächen 13 weisen einen Schrägungswinkel a auf, jeweils zur Welle hin gerichtet. Dieser Schrägungswinkel kann zwischen 4 und 8°, vorzugsweise 5 bis 6°, betragen. Dadurch ist der Flansch 6 selbst einem Querkeil vergleichbar. Die Befestigung erfolgt wiederum mittels Schrauben durch Befestigungsbohrungen 9.

Wie aus der Figur 9 hervorgeht, stehen den keilförmigen Flächen 13 am Zapfenmitnehmer konische Flächen 13a an einer Welle 14 gegenüber. Diese Welle weist eine Vertiefung 15 auf, die vorzugsweise so tief ist, daß die Stirnseite 7 des Flansches 6 nicht auf dem Grund der Vertiefung 15 anliegt. Die Schrauben, die im Grund der Vertiefung 15 angreifen, üben eine so starke Axialkraft aus, daß die Anpreßkraft zwischen den Planflächen und 13a des Zapfenmitnehmers bzw. der Welle so hoch ist, daß bei der Drehmomentübertragung kein Abheben unbelasteter Planflächen-Bereiche eintritt. Dadurch ist die Entstehung von Passungsrost verhindert. Diese Verkeilung ist darüber hinaus gegen das Lösen im Betrieb gesichert.

Wie aus den Figuren 1 und 8 hervorgeht, weist der Zapfenmitnehmer auf der dem Gelenk-Inneren zugewandten Seite, jedoch im Bereich zwischen den Zapfen 3, eine muldenförmige Vertiefung 12 auf. Diese ist an dieser Stelle deshalb möglich, weil der Zapfenmitnehmer an dieser Stelle weniger hoch belastet ist, d.h. weil der Kraftfluß sich von den Zapfen in das Innere des Mittelteiles 2 hin erstreckt. Die Vertiefung 12 aber ist von Vorteil, wenn zwei Zapfenmitnehmer gleicher Bauart mit den Vertiefungen zueinander im Gelenk (nicht dargestellt) angeordnet sind. Dadurch können die Zapfenachsen 4 beider Zapfenmitnehmer enger zueinandergeruckt vorgesehen werden. Diese Maßnahme trägt ebenfalls zu einer Verkürzung der Baulänge des Gelenkes bei.

Die Figur 10 zeigt in einer Ansicht mit Blickrichtung in der Zapfenachse 4. Dargestellt ist für die in der Zeichnung linke Außenfläche des Mittelteils 2 im Bereich zwischen dem Flansch und dem Zapfen 3, daß diese Außenfläche Teil eines Kegelmantels ist. Die Kegelachse 16 schneidet die Drehachse 5 unter einem Winkel b und steht auf der Zapfenachse 4 senkrecht. Die Drehachse 5 und die Kegelachse 16 bilden demnach gemeinsam eine Normalebene zur Zapfenachse 4. Die Spitze des Kegels liegt außerhalb der der Welle zugewandten Stirnseite 7 des Flansches 6. Die Zapfen 3 weisen eine kreisrunde Außenkontur 19 auf, und zwischen der Teil-Kegelmantelfläche 17 und der Zapfenoberfläche 19 befindet sich eine Übergangsfläche 18, die im wesentlichen eben ausgebildet sein kann, dargestellt auch in den Figuren 1 und 8. Die in der Zeichnung auf der rechten Seite symmetrisch dargestellte Außenfläche ist ebenfalls Teil eines Kegelmantels, dessen Achse 16 symmetrisch zur Drehachse 5 unter dem Winkel b auf der linken Seite der Drehachse 5 verläuft, was aber der Deutlichkeit halber nicht dargestellt ist. Die in der Zeichenebene liegenden Stirnflächen 20 des Mittelteils 2 sind ebene Normalflächen bezüglich der Zapfenachse 4, ebenfalls zu erkennen in den Figuren 1 und 8.

Heidenheim, 30.01.91
0554k/DK/Srö/83-88

Claims (13)

Anwaltsakte: G 4 597 GM J.M. Voith GmbH Kennwort: "Kurz-Zapfenmitnehmer" Ansprüche

1. Zapfenmitnehmer für eine Gelenkwelle, welcher zur Übertragung eines Drehmomentes zwischen einer treibenden oder getriebenen Welle und einem oszillierenden Zentralteil eines Kardangelenkes angeordnet und bezüglich des oszillierenden Zentralteiles um eine quer zur Drehachse der Gelenkwelle liegenden Zapfenachse mittels mindestens eines sich entlang der Zapfenachse erstreckenden Zapfens beweglich und im oszillierenden Zentralteil gelagert ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zapfenmitnehmer zur Befestigung auf der Stirnseite der treibenden oder getriebenen Welle (14) einen Flansch (6) aufweist sowie ein sich zentral und entlang der Drehachse (5) der Gelenkwelle anschließendes Mittelteil (2), ferner zwei Zapfen (3), deren gemeinsame Zapfenachse (4) auf der Drehachse (5) der Gelenkwelle senkrecht steht, wobei der Flansch (6), das Mittelteil (2) und die Zapfen (3) zu einem einstückigen Bauteil (1) vereinigt sind.

2. Zapfenmitnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (6) einen größeren Durchmesser aufweist als das Mittelteil (2) und auf der der Welle (14) zugewandten Seite einen massiv angeformten Querkeil (8) zur Drehmomentübertragung aufweist.

3. Zapfenmitnehmer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Querkeil (8) eine formgleiche Vertiefung in der Welle (14) gegenübersteht und die Verbindung von Flansch (6) und Welle (14) über stirnseitige Verschraubungen erfolgt.

4. Zapfenmitnehmer nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zapfenachse (4) der Zapfen (3) - in Richtung der Drehachse (5) gesehen - quer zur Längsachse (8a) des Querkeils (8) liegt.

5. Zapfenmitnehmer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (6) Bohrungen (9) für die Schraubbefestigung aufweist, die - in Richtung der Drehachse (5) gesehen - am Umfang jeweils zwischen der Längsachse (8a) des Querkeils (8) und der Zapfenachse (4) angeordnet sind.

6. Zapfenmitnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (6) auf der der Welle (14) zugewandten Seite eine Stirnverzahnung (10) aufweist und daß zur axialen Befestigung symmetrisch über den Umfang verteilt mehrere Befestigungsbohrungen (9) vorgesehen sind.

7. Zapfenmitnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (6) an zwei gegenüberliegenden Seiten ebene Planflächen (11) zum Eingreifen in formgleiche Gegenflächen an der Welle (14) aufweist, wobei die Planflächen (11) senkrecht zur Zapfenachse (4) stehen.

8. Zapfenmitnehmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Planflächen (11) zur Drehachse (5) parallele Ebenen bilden.

9. Zapfenmitnehmer nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Planflächen (13) zur Welle (14) hin keilförmig verlaufen.

10. Zapfenmitnehmer nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Planflächen (13) zur Drehachse (5) hin einen Anstellwinkel (a) zwischen 4 und 8° aufweisen.

11. Zapfenmitnehmer nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Flansch (6) Bohrungen (9) zur Schraubbefestigung aufweist, die auf den Grund einer Einbuchtung (15) mit Planflächen (13a) an der Welle (14) greift.

12. Zapfenmitnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittelteil (2) zwischen den Zapfen (3) entlang der Drehachse (5) eine Vertiefung (12) aufweist, die sich vom Außendurchmesser der Zapfen in der Richtung zur Zapfenachse (4) erstreckt.

13. Zapfenmitnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenkontur des Mittelteils (2) im Bereich zwischen dem Zapfen (3) und dem Flansch (6) aus jeweils paarweise einander gegenüberliegenden Flächenpaaren zusammengesetzt ist, nämlich zwei zu den Stirnseiten der Zapfen (3) parallelen und im wesentlichen ebenen Stirnflächen (20) in Normalebenen, bezogen auf die Zapfenachse (4), sowie zwei gewölbten Außenflächen (17), die jeweils Teile von Kegelmantelflächen sind von Kegeln, deren Kegelachsen (16) die Drehachse (5) des Zapfenmitnehmers schneiden, mit dieser einen Winkel (b) bildet und zur Zapfenachse (4) senkrecht stehen, wobei die Kegelspitze außerhalb der der Welle zugewandten Flanschebene (7) liegt, ferner Übergangsflächen (18) aufweist zwischen den Teil-Kegelmantelflächen (17) und der äußeren Kontur (19) im Bereich der Zapfen (3).

Heidenheim, 30.01.91
0554k/DK/Srö/80-82