DE9414718U1 - Kugeldrehgelenk aus Blechformteilen - Google Patents

Kugeldrehgelenk aus Blechformteilen

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DE9414718U1 DE9414718U DE9414718U DE9414718U1 DE 9414718 U1 DE9414718 U1 DE 9414718U1 DE 9414718 U DE9414718 U DE 9414718U DE 9414718 U DE9414718 U DE 9414718U DE 9414718 U1 DE9414718 U1 DE 9414718U1
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Description

Die Erfindung betrifft ein axialverschiebliches Kugeldrehgelenk, insbesondere als Zwischengelenk in einer Längsantriebswelle für Kraftfahrzeuge, das zumindest aus einem Gelenkaußenteil mit längsverlaufenden ersten Kugelbahnen, in dem die Kugeln zwischen Anschlagflächen mit axialem Spiel gehalten sind, einem Gelenkinnenteil mit längsverlaufenden zweiten Kugelbahnen, deren axiale Länge axiale Verschiebewege des Gelenkaußenteils gegenüber dem Gelenkinnenteil ermöglicht, und in sich jeweils radial gegenüberliegenden ersten und zweiten Kugelbahnen geführten drehmomentübertragenden Kugeln besteht, wobei das Gelenkaußenteil mit einer Rohrwelle und das Gelenkinnenteil mit einem Wellenzapfen verbindbar ist.
Aus der DE 37 10 518 Cl sind Drehgelenke für kleine Beugewinkel der eingangs genannten Art bekannt, bei denen die Bahnen im Gelenkaußenteil jeweils in einem massiven Bauteil ausgeführt sind, das außen kreisförmig begrenzt ist und dessen Wandstärke größer im Verhältnis zur Länge der darin ausgeführten Bahnen ist. Das die Bahnen ausbildende Bauteil kann erste Axialanschläge für die Kugeln einstückig ausbilden und mit einem ersten Ringelement zur Bildung zweiter Axialanschläge für die Kugeln verbunden werden oder mit zwei Ringelementen, die jeweils den einen und den anderen der axialen Anschläge für die Kugeln ausbilden, zum vollständigen Gelenkaußenteil zusammengesetzt werden .
Hierbei kann der die Bahnen ausbildende Abschnitt des Gelenkaußenteils beispielsweise gestanzt oder kalt fließgepreßt werden, wonach eine mechanische Fertigung der Kugelbahnen erforderlich ist.
Aus der DE 37 29 275 Al ist ein Kugeldrehgelenk der eingangs genannten Art bekannt, bei dem das Gelenkinnenteil einstückig mit einem Wellenzapfen eines Zwischenlagers ausgeführt ist. Diese Anordnung eignet sich für eine Längsantriebswelle für Kraftfahrzeuge. Auf dem Zapfen ist eine Rille ausgebildet, die die Innenbahnen des Kugellagers des Zwischenlagers bildet. Zur Herstellung der Rille ist ein mechanischer Bearbeitungsvorgang erforderlich.
Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Kugeldrehgelenk, insbesondere für eine Längsantriebswellenanordnung, der eingangs genannten Art zu schaffen, das einfach aufgebaut ist und eine möglichst geringe Teilezahl umfaßt.
Die Lösung hierfür besteht darin, daß das Gelenkaußenteil als Blechformteil ausgeführt ist, in dem die ersten Kugelbahnen durch einzelne umfangsverteilte Ausformungen gebildet sind.
Es wird hiermit ein Gelenk zur Verfügung gestellt, bei dem die Kugelbahnen im Gelenkaußenteil unmittelbar beim Umformvorgang mit erforderlicher Genauigkeit fertiggestellt werden können, so daß sich die Herstellungskosten erheblich reduzieren. Ein erstes Blechformteil und ein umgeformter Blechring stellen jeweils hinterschnittfreie Umformteile dar, die im Bereich von äußeren Ringabschnitten miteinander verbunden werden können, beispielsweise durch Schweißen oder durch Verklammern mit einem zusätzlichen Bauteil.
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In bevorzugter Ausgestaltung kann in dem ersten Blechformteil eine umlaufende Rille zur Aufnahme von Lagerkugeln eingeformt sein. Hiermit kann ein weiterer mechanischer Fertigungsvorgang entfallen, wobei das genannte Merkmal in einem einzigen Umformschritt zusammen mit der Herstellung der Kugelbahn und der ersten Anschläge im Gelenkaußenteil erfolgen kann. Besonders günstig für die Anwendung ist es, den Axialabstand zuwischen Gelenkkugeln und Lagerkugeln weitestmöglich zu reduzieren.
Die Erfindung ist gekennzeichnet durch Gelenkaußenteile, die als Umformteile aus Blech bestehen und unmittelbar aus einem Rohrwellenende ausgeformt sind oder an die durchmessergleich eine Rohrwelle angeschweißt ist. Damit nicht in unerwünschter Weise eine Verschiebung des Gelenkinnenteils auf dem Wellenzapfen beim Auftreten hoher Axialkräfte erfolgt, ist es günstig, entweder ein Gelenkinnenteil mit einstückig angeformter Welle zu verwenden oder einen angeformten Wellenabsatz als Anschlag für das aufgesteckte Gelenkinnenteil vorzusehen, an dem sich das Gelenkinnenteil beim Einsetzen von erhöhten Axialkräfte axial abstützt. Werden andere axiale Sicherungsmittel zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Wellenzapfen, wie z. B. ein üblicher in Ringnuten eingreifender Sicherungsring verwendet, sind diese entsprechend stark auszubilden, um ein Verschieben des Gelenkinnenteils auf dem Wellenzapfen zu verhindern.
In bevorzugter Ausführung sind im Gelenkaußenteil oder in der anschließenden Rohrwelle besondere zusätzliche Einbauten vorzusehen, die im Crash-Fall unter Aufnahme von Reibungsenergie verschoben werden können oder unter Aufnahme von Verformungsenergie verformt und zerstört werden können. Ein Beispiel hierfür ist ein einfacher im Preßsitz ins Gelenkaußenteil eingesetzter Blechdeckel.
Weitere günstige Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen definiert.
Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachstehend anhand der Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt einen Abschnitt einer Antriebswelle mit einem Zwischenlager und einem erfindungsgemäßen Gelenk in einer ersten Ausführung im Längsschnitt;
Fig. 2 zeigt einen Abschnitt einer Antriebswelle mit einem Zwischenlager und einem erfindungsgemäßen Gelenk in einer zweiten Ausführung im Längsschnitt;
Fig. 3 zeigt einen Abschnitt einer Antriebswelle mit einem Zwischenlager und einem erfindungsgemäßen Gelenk in einer dritten Ausführung im Längsschnit und im Querschnitt durch das Gelenkinnenteil;
Fig. 4 zeigt einen Abschnitt einer Antriebswelle mit einem Zwischenlager und einem Gelenkaußenteil eines erfindungsgemäßen Gelenks in einer vierten Ausführung im Längsschnitt;
Fig. 5 zeigt einen Abschnitt einer Antriebswelle mit einem Zwischenlager und einem Gelenkaußenteil eines erfindungsgemäßen Gelenks in einer fünften Ausführung im Längsschnitt.
Die Figuren 1 und 2 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist jeweils ein Abschnitt einer Längsantriebswelle eines Kraftfahrzeuges dargestellt,, der ein Kugeldrehgelenk 1 aufweist, an dem ein erster Rohrwellenabschnitt 2 angeschweißt ist, und an dem ein Zwischenlager 3 vorgesehen ist, an dessen Lagerzapfen 4
sich ein weiterer Rohrwellenabschnitt 5 anschließt. Der Lagerzapfen 4 ist in einem Kugellager 6 gelagert, das seinerseits in einem elastischen Wellenlager 7 aufgenommen ist. Dieses ist mit dem Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeuges zu verbinden. Weiterhin sind ein Gelenkaußenteil 10 des Kugeldrehgelenks 1 mit ersten
Kugelbahnen 18 zu erkennen und ein Gelenkinnenteil 9 mit zweiten Kugelbahnen 17 zu erkennen. Jeweils in Bahnpaaren 17, 18 sind drehomomentübertragende Kugeln 11 gehalten.
In Figur 1 geht der Lagerzapfen 4 in einen Einsteckzapfen 4' für das Gelenkinnenteil 9 des Kugeldrehgelenkes 1 über. Die drehfeste Verbindung zwischen Gelenkinnenteil 9 und Einsteckzapfen 4' erfolgt über eine Wellenverzahnung 8. Zur axial festen Verbindung zwischen Einsteckzapfen 4' und Gelenkinnenteil 9 sind Sicherungsmittel 14 vorgesehen. Der weitere Rohrwellenabschnitt 5 ist an den Lagerzapfen 4 angeschweißt.
In Figur 2 ist der Lagerzapfen 4 einstückig mit einem Gelenkinnenteil 9 des Kugeldrehgelenks 1 ausgeführt und geht in einen Einsteckzapfen 4' für eine Anschlußhülse 5' über. Die Anschlußhülse 5' ist an den weiteren Rohrwellenabschnitt angeschweißt.
In beiden Figuren besteht das Gelenkaußenteil 10 aus einem tiefgezogenen ersten Blechformteil 21, das am Ende der Kugelbahnen 18 erste Anschläge 15 für die Kugeln 11 ausbildet und einem verformten ringförmigen Blechteil 22, das zweite Anschläge 16 für die Kugeln 11 ausbildet. Die Teile sind im Bereich radialer Ringabschnitte durch ein weiteres ringförmiges Blechteil 23 miteinander verbunden. Dieses Teil bildet eine umfassende Ringnut 24, in die Dichtmaterial 25 eingelegt ist. Gelenkaußenteil 10 und Zapfen 4 sind über eine Rollbalganordnung 12 abgedichtet; die am Blechteil 23 anschließt. Im gegenüberliegenden Ende des Gelenkaußenteils 10 ist ein Blechdeckel 13 eingepreßt. Die Kugeln 11 sind im Gelenkaußenteil zwischen Anschlagflächen 15 und
16 axial relativ eng mit geringem Spiel gehalten. Der axiale Weg der Kugeln ist durch zwei gegenüber der tatsächlichen Mittelebene verschoben angedeuteten Mittelebenen in den Figuren angezeigt .
Das Gelenkinnenteil 9 ist gegenüber den Kugeln 11 und damit gegenüber dem Gelenkaußenteil 10 in einer axialen Mittelposition gehalten. Axiale Verschiebewege der Rohrwelle 2 gegenüber der Rohrwelle 5 und damit des Gelenkaußenteils 10 gegenüber dem Gelenkinnenteil 9 werden durch die axiale Länge der Kugelbahnen
17 im Gelenkinnenteil 9 möglich. Die Kugeln llwerden, wie vorher angedeutet, dabei in ihren durch umfangsverteilte Ausformungen 26 im Gelenkaußenteil 10 gebildeten Kugelbahnen 18 zwischen den Anschlägen 15 und 16 gehalten. Der zerstörungsfreie Schiebeweg der beiden Anschlußlwellen gegeneinander ist durch den Anschlag der Stirnfläche 19 des Gelenkinnenteils 9 an einem Innenabsatz 20 am Gelenkaußenteil definiert. Dieser Innenabsatz könnte auch bereits im Bereich der Rohrwelle 2 liegen.
In Figur 3 ist ein Abschnitt einer Längsantriebswelle eines Kraftfahrzeuges dargestellt, der ein Kugeldrehgelenk 1 und ein Zwischenlager 3 erkennen läßt. Letzteres ist mit dem Fahrzeugaufbau eines Kraftfahrzeuges zu verbinden. Das Gelenk 1 weist ein Gelenkaußenteil 10 mit einem ersten Blechformteil 21 und einem scheibenförmigen Deckel 22 auf. Beide sind über ein Blechteil 23 miteinander verklammert, wobei dieses als Anschlußelement für einen Rollbalg 12 dient. Das Teil 23 bildet eine umfassende Ringnut 24, in die Dichtmaterial 25 eingelegt ist. Das Gelenk weist weiterhin ein Gelenkinnenteil 9 auf, das einstückig aus einem Rohrabschnitt umgeformt und mit einer Anschlußwelle 5 verschweißt ist. Das erste Blechumformteil 21 hat umfangsverteilte Ausprägungen 26 und bildet Kugelbahnen 18 und erste Axialanschläge 15 für die Kugeln 11 aus. Das Scheibenelement 22 bildet zweite Anschläge 16 für die Kugeln 11. Die Kugeln 11 sind
im Gelenkaußenteil 10 zwischen den Anschlagflächen 15 und 16 mit axialem Spiel gehalten. Der axiale Weg der Kugeln ist durch zwei gegenüber der tatsächlichen Mittelebene verschoben angedeuteten Mittelebenen in der Figur angezeigt.
Das Gelenkinnenteil 9 bildet Kugelbahnen 17 aus. Jeweils in Bahnpaaren 17, 18 sind die drehmomentübertragenden Kugeln 11 gehalten. Das Gelenkinnenteil ist gegenüber den Kugeln 11 und damit gegenüber dem Gelenkaußenteil 10 in einer axialen Mittelposition dargestellt. Axiale Verschiebewege des Gelenkaußenteils 10 gegenüber der Rohrwelle 5 und damit des Gelenkaußenteils 10 gegenüber dem Gelenkinnenteil 9 werden durch die axiale Länge der Kugelbahnen 17 im Gelenkinnenteil 9 möglich. Die Kugeln 11 werden, wie vorher erwähnt, dabei in ihren durch Ausformungen 26 im Gelenkaußenteil 10 gebildeten Kugelbahnen 18 zwischen den Anschlägen 15 und 16 gehalten. Die Kugeln 11 untereinander werden durch einen käfigartigen Ringkörper 27, der ebenfalls als Blechumformteil ausgebildet ist, in einer gemeinsamen Ebene gehalten. Dieser Ringkörper 27 weist jeweils Kugelschalenabschnitte 28 zur Verstärkung auf, die sich an die Kugeln 11 anschmiegen.
Das Zwischenlager 3 umfaßt ein Kugellager 6, dessen äußere Rille 30 in einem üblichen Lageraußenring 31 ausgeführt ist und dessen innere Rille 32 unmittelbar im ersten Blechumformteil 21 ausgeführt ist. In einen sich hierbei ausbildenden inneren Ringwulst 33 ist ein Blechdeckel 13 eingepreßt. Der Blechdeckel bildet einen axialen Anschlag für das Gelenkinnenteil 9 bezüglich des axialen Verschiebeweges. Das offene Ende des Gelenkinnenteils 9 ist mit einem eingepreßten Deckel 34 verschlossen.
Im Querschnitt ist die Form des Gelenkinnenteils 9 erkennbar, weichers die Kugelbahnen 17 mit zwei Tragabschnitten 34, 35 und iner Entlastungsnut 36 im Bahngrund und einen polygonförmigen
',I I 11 I * . · .
Innenquerschnitt zeigt.
In Figur 4 sind nur ein Blechumformteil 21 eines Gelenkaußenteils 10 sowie eine damit verbundene Rohrwelle 2 und ein Zwischenlager 3 gezeigt. Das Zwischenlager 3 umfaßt hierbei wiederum ein Kugellager 6, dessen äußere Rille 30 in einem Lageraußenring 31 ausgebildet ist und dessen innere Rille 32 aus einem Rohrwellenabschnitt 2 einstückig ausgeformt ist. Das Blechumformteil 21 und der Rohrabschnitt 2 sind muffenartig ineinandergesteckt und miteinander verschweißt.
In Figur 5 ist wie in Figur 4 nur ein Blechumformteil 21 eines Gelenkaußenteils 10, ein damit verschweißter Rohrabschnitt 2 und ein Zwischenlager 3 gezeigt. Auch hier umfaßt das Zwischenlager 3 ein Kugellager 6, dessen äußere Rille 30 in einem Lageraußenring 31 ausgebildet ist und dessen innere Rille 32 in dem Rohrwellenabschnitt 2 einstückig ausgeformt ist. Das Blechumformteil 21 und die Rohrwelle 2 sind hierbei stumpf miteinander verschweißt .
Löhr & Bromkamp GmbH Carl-Legien-Straße 59 63073 Offenbach
29. Aug. 1994 Ne/Zw (0404)
P93033DE20
Kugeldrehgelenk aus Blechformteilen
Bezugszeichenliste
1 Kugeldrehgelenk
2 Rohrwellenabschnitt
3 Zwischenlager
4 Lagerzapfen
4' Einsteckzapfen
5 Rohrwellenabschnxtt
6 Kugellager
7 Wellenlager
8 Wellenverzahnung
9 Gelenkinnenteil
10 Gelenkaußenteil
11 Kugeln
12 Rollbalg
13 Blechdeckel
14 Sicherungsmittel
15 erster Anschlag
16 zweiter Anschlag
17 Kugelbahn
18 Kugelbahn
19 Stirnfläche
20 Innenabsatz
21 Blechformteil
22 Blechdeckel
23 Blechteil
24 Ringnut
25 Dichtmaterial
Bezugszeichenliste (Fortsetzung)
26 Ausformung
27 Ringkörper
28 Schalenabschnitt
29 -
30 Rille, äußere
31 Lageraußenring
32 Rille innen
33 Ringwulst
34 Tragabschnitt
35 Tragabschnitt
36 Entlastungsnut
• ff * *·

Claims (16)

1. Axialverschiebliches Kugeldrehgelenk (1) insbesondere als Zwischengelenk in einer Längsantriebswelle für Kraftfahrzeuge, das zumindest aus einem Gelenkaußenteil (10) mit längsverlaufenden ersten Kugelbahnen (18), in dem die Kugeln (H) zwischen Anschlagfläche (15, 16) mit axialem Spiel gehalten sind, einem Gelenkinnenteil (9) mit längsverlaufenden zweiten Kugelbahnen (17), deren axiale Länge axiale Verschiebewege des Gelenkaußenteils (10) gegenüber dem Gelenkinnenteil (9) ermöglicht, und in sich jeweils radial gegenüberliegenden ersten und zweiten Kugelbahnen (18, 17) geführten drehmomentübertragenden Kugeln (11) besteht, wobei das Gelenkaußenteil (10) mit einer Rohrwelle (2) und das Gelenkinnenteil (9) mit einem Wellenzapfen (4) verbindbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkaußenteil (10) als Blechformteil ausgeführt ist, in dem die ersten Kugelbahnen (18) durch einzelne umfangsverteilte Ausformungen (26) gebildet sind.
2. Gelenk nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die ersten Kugelbahnen (18) mit jeweils einem der Anschläge (15) im Gelenkaußenteil (10) durch ein erstes
Blechformteil (21) gebildet werden.
3· Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß jeweils der zweite der Anschläge (16) der ersten Kugelbahnen (18) im Gelenkaußenteil (10) durch einen Blechring (22) gebildet wird.
4. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Blechformteil (21) ein tiefgezogenes Bauteil ist.
5. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Blechformteil (21) unmittelbar aus einem Rohrwellenende ausgeformt ist.
6. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Blechformteil (21) an eine Rohrwelle (2) angeschweißt ist.
7. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet,
daß das erste Blechformteil (21) und der Blechring (22) mittels radialer Flanschteile miteinander verbunden sind.
8. Gelenk nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Flanschteile des ersten Blechformteils (21) und des Blechrings (22) mittels eines übergreifenden im Längsschnitt U-förmigen Blechteils (23) - insbesondere unter Einschluß von Dichtmaterial (25) - miteinander verspannt sind.
9. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet,
daß im ersten Blechformteil (21) oder der angeschweißten Rohrwelle (2) mit axialem Abstand zu den Kugelbahnen (18) eine umlaufende Rille (32) zur Aufnahme von Lagerkugeln eines Kugellagers eingeformt ist.
10. Gelenk nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß der axiale Abstand der Kugelbahnen (18) und der Rille (32) auf ein geringes durch die Länge eines Lageraußenrings (31) und Abdichtelemente des Kugellagers bestimmtes Maß
beschränkt ist.
11. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10 r dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkinnenteil (9) einstückig aus einem Rohrkörper ausgeformt ist,
12. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkinnenteil (9) als Tiefziehteil hergestellt
ist.
13. Gelenk nach einem der Ansprüche 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkinnenteil (9) in einem Rohrguerschnitt endet, der an eine anschließende Rohrwelle (5) angeschweißt ist.
14. Gelenk nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet,
daß die Kugelbahnen (17) im Querschnitt zwei Tragabschnitte (34, 35) und eine mittige Entlastungsnut (36) aufweisen.
15. Gelenk nach einem der Ansprüche 11 bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkinnenteil (9) im Innenquerschnitt polygonförmig ist, wobei die Ecken symmetrisch zwischen den Kugelbahnen (17) liegen.
16. Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein käfigartiger Ringkörper (27) mit umfangsverteilten Löchern für die Kugeln (11) - insbesondere mit schalenförmigen Ausdrückungen (28) zu deren Halterung - die Kugeln (11) in einer gemeinsamen Ebene hält.
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