WO2008031738A1

WO2008031738A1 - Verbindungswelle in einem allradfahrzeug-antriebsstrang

Info

Publication number: WO2008031738A1
Application number: PCT/EP2007/059184
Authority: WO
Inventors: Rudolf Kauffeldt; Linus Eschenbeck
Original assignee: Zf Friedrichshafen Ag
Priority date: 2006-09-14
Filing date: 2007-09-03
Publication date: 2008-03-20
Also published as: DE102006043044A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Verbindungswelle (7, 8, 10, 33, 34) zur zumindest mittelbaren Drehmomentübertragung zwischen einem Getriebe (3, 4, 5) und einem Antriebsrad (9, 11) eines Kraftfahrzeuges (1), die an ihren axial äußeren Enden (19, 23) jeweils ein Mittel zur Verbindung mit einem Abtriebsbauteil (20) beziehungsweise mit einem Antriebsbauteii (24) aufweist. Zur einfacheren Montage oder Demontage sowie zur Ermöglichung einer unfallbedingten Axialverkürzung dieser Verbindungswelle (7; 8; 10; 33) ist vorgesehen, dass die Verbindungswelle (7, 8, 10, 33, 34) an ihren axialen Enden (19, 23) jeweils eine Schiebeverzahnung (21, 25; 39, 40) aufweist, die in dazu korrespondierende Schiebeverzahnungen (22, 26; 35, 38) des Abtriebsbauteils (20) beziehungsweise des Antriebsbauteils (24) einsteckbar ist, dass an der Verbindungswelle (7, 8, 10, 33, 34) Mittel zur Axialsicherung derselben in einer an dem Antriebsbauteil (20) und dem Abtriebsbauteil (24) montierten Position vorhanden sind, und dass die Verbindungswelle (7, 8, 10, 33, 34) länger ausgebildet ist als der von ihr zwischen dem Antriebsbauteil (24) und dem Abtriebsbauteil (20) zu überbrückende Abstand.

Description

Verbindungsweiie in einem Aiiradfahrzeug-Aπtriebsstrang

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsweiie in einem Allradfahrzeug- Antriebsstrang gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ailradfahrzeug-Antriebsstränge sind in verschiedensten Ausführungsformen an sich bekannt. Sie umfassen üblicherweise einen Antriebsmotor, ein Schalt- oder Automatgetriebe, ein Vorderachsdifferentialgetriebe, ein Hinterachsdifferentialgetriebe, diese Komponenten verbindende Antriebs- bzw. Verbindungswegen sowie antreibbare Fahrzeugräder.

Bei derartigen Antriebssträngen werden auch Schalt- oder Automatgetriebe genutzt, die eingangsseitig antriebstechnisch mit dem Antriebsmotor verbunden sind, eine zu dem Hinterachsdifferentiafgetriebe führende Hinterachsantriebsweile aufweisen oder diesbezüglich mit einer Kardanwelle verbunden sind, und bei denen eine Verbindungswelle zum Antrieb des Vorderachsdifferentialgetriebe im Wesentlichen schräg in Richtung zur Fahrzeugvorderseite geführt ist. Fig. 1 , auf die weiter unten noch ausführlich eingegangen wird, zeigt beispielhaft einen solchen Antriebsstrang. Da die genannte Verbindungswelle seitlich des Getriebes und in zwei Richtungen geneigt angeordnet ist, kann sie während des Anschraubens des Getriebes am Motorbfock oder an tragenden Fahrzeugteilen nicht einfach in das Vorderachsdifferentialgetriebe eingesteckt werden, da die Richtungen der Getriebemontage und der Ausrichtungswinkel des Verbindungsweiie eine zu große Winkefdifferenz aufweisen. Auch eine Demontage einer im Antriebsstrang fertig montierten Verbindungswelle ist aus den gleichen Gründen nicht durchführbar.

Außerdem sind zweiteilige Antriebswellen für Kraftfahrzeuge bekannt, die aus koaxial ineinander gesteckten Teilwellen bestehen, die zur Montage sowie im Normalbetrieb nicht ineinander teieskopierbar sind, jedoch beim Ein- wirken einer unfalibedingten Axiaikraft unter Zerstörung einer Axiaisicherung koaxial ineinander schiebbar sind.

So ist aus der DE 2 148 285 A eine Gelenkwelle mit einer Axialfixierung für ein Kraftfahrzeug bekannt, bei der zwei Weiienteiie clrehfest, aber axial ineinander verschiebbar miteinander verbunden sind, und bei der das rohrför- mige äußere Weilenteil am Ende geschützt sowie mitteis mit einer Überwurfmutter radial zur Anlage am inneren Wellenteil zusammendrückbar ist. Zudem sind am inneren Wellenteil an der dem Ende des äußeren Wellenteils entsprechenden Steile mehrere unmittelbar nebeneinander liegende Ringnuten angeordnet und innen am Ende der Überwurfmutter in einer Ringnut ein radial federnder Ring angebracht, der beim Anziehen der Überwurfmutter stirnseitig am Ende des äußeren Wellenteils zur Anlage kommt und in eine der Ringnuten am inneren Welienteii unter geringem Spiel eingreift.

Nachteilig an dieser axial ineinander schiebbaren Gelenkwelle ist, dass der gesamte Aufbau recht raumgreifend ist und nach dem Festlegen der korrekten axialen Position von Außen- und Innenrohr zum Fixieren dieser Position ein erheblicher Montageaufwand durch das Festziehen der Überwurfmutter betrieben werden muss. Zudem kann der Sicherungsring nicht lagegenau positioniert werden, da die Lage des Sicherungsrings durch die Stellung der Überwurfmutter bestimmt wird, wobei die Überwurfmutter in ein Außengewinde des Außenrohrs eingreift und durch Verpressen des Außenrohrs eine Pressverbindung von Außenrohr und Innenrohr bewirkt.

Aus der DE 10 2004 009 249 A1 ist ebenfalls eine Gelenkwelle bekannt, welche aus zwei rohrartigen Welienteiien besteht, nämlich einem Außenrohr und einem Innenrohr, wobei der Außendurchmesser des innenrohres kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenrohres, so dass das Innenrohr in das Außenrohr einschiebbar ist. Diese Verschiebbarkeit ermöglicht eine Anpassung der Länge der Gelenkwelle an verschiedene Längenanforderungen. In der gewünschten Längserstreckung lassen sich die beiden Rohre durch eine an dem Außenrohr angeordnete Klemmnabe fixieren, so dass eine Übertragung von Drehmomenten über die eingestellte Länge ermöglicht wird. Die Klemmnabe kann entweder mit einem Klemmkonus versehen sein oder einen separaten Klemmring aufweisen. An beiden Enden der Gelenkwelle sind Kupplungen zur Verbindung mit den Antriebs- und Abtriebsseiten vorgesehen. Als Kupplungen werden Elastomerkupplungen, Metallbalgkupplungen oder Federscheibenkupplungen beschrieben. Auch diese Axialsicherung vergrößert den Außendurchmesser der Verbindungswelle nicht unerheblich und macht einen zusätzlichen Moπtageaufwand notwendig.

Schließlich ist aus der DE 10 2004 043 621 A1 eine bei einem Fahr- zeugunfafl teleskopierbare Wellenanordnung mit wenigstens zwei ineinander verschiebbaren Wellenelementen bekannt, die als inneres Wellenelement einerseits und als äußeres Welleneiement andererseits über wenigstens eine Schiebeverzahnung drehmomentübertragend miteinander verbunden sind. Bei dieser Wellenanordnung ist eine als Sollbruchstelle dienende Axiaiftxierung zwischen den Wellenelementen vorgesehen, die bei Erreichen einer in Te- leskopierrichtung wirkenden vorgegebenen Stosskraft wirkungslos ist, wodurch erreicht werden soll, dass nach Wirkungslosigkeit der Axialfixierung die Wellenelemente entlang der Schiebeverzahnung unter Wirkung der Stosskraft reibungsarm gegeneinander bewegbar sind. Durch diese Wellenanordnung soll insbesondere für allradgetriebene Fahrzeuge bei Frontalaufprallunfällen eine Reduzierung der Insassenbelastung erreicht werden. Entsprechend ist die Axialfixierung so ausgelegt, dass sie bei einem Fahrzeugunfali nach Erreichen einer vorgegebenen Stosskraft wirkungslos wird, also beispielsweise bricht, reißt oder abschert. Da die Axialfixierung in einer Schweißung oder Klebung besteht, ist die Welle nur nach Zerstören der Axialsicherung teleskopierbar, nicht jedoch zur Montage der Welle am Fahrzeug. Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die erste Aufgabe zugrunde, eine axial verschiebbare Verbindungswelle für einen Antriebsstrang vorzuschlagen, deren kostengünstiger Aufbau und Axtalsicherung eine einfache sowie schnelle Montage ermöglicht, und zudem so wenig Bauraum wie möglich beansprucht. Gemäß einer zweiten Aufgabe soll die Axtalsicherung im Normalbetrieb der Verbindungswelle eine axiafe Unverschiebbarkeit gewährleisten, sowie für ein Entnehmen der Verbindungswelle aus dem Antriebsstrang sowie zur Aufnahme von unfallbedingten Axialkräften überwindbar sein.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich aus den Merkmalen des Hauptanspruchs, während vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung den ünteransprüchen entnehmbar sind.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass sich die gestellte Aufgaben dadurch lösen lassen, dass die Verbindungswelie axial länger ist als der von dieser zu überbrückende Abstand zwischen einem die Verbindungswelle antreibenden Abtriebselement und einem von der Verbindungswelle antreibbaren Antriebselement. Zudem kann die Axialsicherung im Inneren der Verbindungswelle angeordnet sein und aus wenigstens einem vorgespannten Sicherungsring bestehen, welcher in einer gewünschten axialen Verbindungssteif ung der Verbindungswelle in eine Ausnehmung in einem zugeordneten Bauteil einschnappt.

Demnach geht die Erfindung aus von einer Verbindungswelle zur zumindest mittelbaren Drehmomentübertragung zwischen einem Getriebe und einem Antriebsrad eines Kraftfahrzeuges, die an ihren axial äußeren Enden jeweils ein Mittel zur Verbindung mit einem Abtriebsbauteil beziehungsweise mit einem Antriebsbauteil aufweist. Zur Lösung der gestellten Aufgabe sieht die Erfindung zudem vor, dass die Verbindungsweile an ihren axialen Enden jeweils eine Schiebeverzahnung aufweist, die in dazu korrespondierende Schiebeverzahnungen des Abtriebsbauteils beziehungsweise des Antriebsbauteils einsteckbar ist, dass an der Verbindungswelie Mittel zur Axialsicherung derseiben in einer an dem Antriebsbaυteil und dem Abtriebsbauteil montierten Position vorhanden sind, und dass die Verbindungswelle länger ausgebildet ist als der von ihr zwischen dem Antriebsbauteii und dem Abtriebsbauteil zu überbrückende Abstand.

Der erfindungsgemäße Aufbau der Verbindungswelle ermöglicht nicht nur die Montage von Automat- oder Schaltgetriebe und Vorderachsdifferenztal auch bei großen Winkeln der Verbindungsweife zur Getriebehauptachse, sondern die Verbindungswelle kann darüber hinaus auch jederzeit montiert und demontiert werden. Zudem ist diese bei einer unfallbedingt definiert großen Axialkraft teleskopierbar, so dass verhindert wird, dass sich diese einer axialen Deformation ausweichend in Richtung zu dem Fahrgasfraum bewegt.

Die Verbindungswelle gemäß der Erfindung hat sich besonders vorteilhaft als Welle zur Verbindung des Schalt- oder Automatgetriebes mit einem Vorderachsdifferential von aufgetriebenen Kraftfahrzeugen erwiesen. Sie lässt sich jedoch auch für andere Antriebsverbindungen einsetzen, bei weichen ein Drehmoment mittels einer Weile übertragen werden soll, und bei denen eine nachträgliche Montage zwischen dem anzutreibenden und dem antreibenden Element notwendig oder sinnvoll ist

Die erfindungsgemäße Verbindungswelle ist deutlich Platz sparender sowie kostengünstiger als konventionelle Verbindungs- oder Gelenkwellen, die mit Überwurfmuttern oder Klemmnaben versehen sind und jeweils mit mehreren Schrauben verschraubt werden müssen. Diese Konstruktionen erfordern nach der Montage der Welle jeweils einen zusätzlichen Arbeitsschritt, welcher nunmehr durch die erfindungsgemäß ausgebildete Verbindungswelle eingespart werden kann. Denn mit der Verbindungswelle gemäß der Erfindung wird diese lediglich auf einen Anschlusspunkt eines An- bzw. Antriebbauteils aufgeschoben, auseinander gezogen oder axial verschoben und auf den weiteren Anschlussort aufgesteckt. Sobald das Aufstecken der Verbindungswelle auf den zweiten Anschlussort vollzogen ist, also die korrekte axiale Länge eingestellt ist, rastet der Sicherungsring automatisch in Ausnehmung im Außenrohr ein und arretiert auf diese Weise die Verbindungsweile. Anschließende Montagearbeiten entfallen daher.

Die Erfindung ist an zwei verschiedenen Konzepten von Verbindungs- weflen realisierbar. Gemäß einer ersten Variante ist vorgesehen, dass die Verbindungsweile mit einem Außenrohr und einem Innenrohr zweiteilig ausgebildet ist, dass der Außeπdurchmesser des Innenrohres zumindest teilweise kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenrohres, dass das innenrohr mit einem axial inneren Ende in ein axial inneres Ende des Außenrohres teleskopisch einschiebbar ist, und dass die axial inneren Enden von Außenrohr und Innenrohr über eine Schiebeverzahnung drehfest miteinander verbunden sind.

Gemäß einer zweiten Variante, bei der die Verbindungswelle konstruktiv einfacher aufgebaut und daher kostengünstiger herstellbar ist, ist die Verbindungswelle einteilig ausgebildet. Zudem ist vorgesehen, dass das Antriebsbauteil des Antriebsstrangs im Vergleich zum Abtriebsbauteil oder das Abtriebs- bauteil im Vergleich zum Antriebsbauteil eine axial längere Schiebeverzahnung aufweist, wobei diese Schiebeverzahnung derart bemessen ist, dass die Ver- bindungswefle zur Herstellung einer Antriebsverbindung zwischen dem Abtriebsbauteil und dem Antriebsbauteil zunächst weitgehend auf der axial längeren Schiebeverzahπung aufschiebbar ist, und anschließend unter Verkürzung der Verbindungslänge an der axial längeren Schiebeverzahnung auf die axial kürzere Schiebeverzahnung aufschiebbar ist.

Die zufetzt beschriebene Verbindungsweile ist vorzugsweise hohizylind- risch ausgebildet und weist an den axialen Enden ihrer Innenmaπtelfläche jeweils eine Schiebeverzahnung auf, während die Schiebeverzahnungen des Antriebsbauteüs und des Abtriebsbauteils a!s Außenverzahnungen ausgebildet sind.

Zur lösbaren Fixierung der Verbindungsweile gemäß einer oder beider genannten Varianten ist an dieser eine Axialsicherung vorgesehen, die wenigstens einen vorgespannten Sicherungsring aufweist, welcher in einer Ringnut im Außenmantel des axial inneren Endes des Innenrohres bzw. in der axial kürzeren Schiebeverzahnung gelagert ist, wobei der Sicherungsring in eine Ausnehmung im Innenmantel des axial inneren Endes des Außenrohrs bzw. gemäß der zweiten Variante in der Verbindungswelle einrastet.

Außerdem ist in diesem Zusammenhang gemäß der Erfindung vorgesehen, dass die Ausnehmung in Richtung zum axial äußeren Ende des Außenrohres bzw. gemäß der zweiten Variante in Richtung zur Mitte der Verbin- dungswelle eine Schräge, und in Richtung zum axial inneren Ende des Außenrohres bzw. zum Ende der Verbindungswelfe eine Anschlagkante aufweist. Die Schräge verläuft bevorzugt in einem Winkel von 15° bis 45° zur Axialen der Verbindungswelle, während die Anschlagkante in einem Winkel von 30° bis 90° zur Axialen der Verbindungswelle angestellt ist.

Außerdem kann vorgesehen sein, dass im Innenmantei des axial inneren Endes des Außenrohres gemäß der ersten Variante bzw. der Verbindungswelle gemäß der zweiten Variante eine Rampe ausgebildet ist, welche eine Begrenzung der Schiebeverzahnung bildet. Außerdem weist der Sicherungsring einen vorzugsweise runden oder einen ovalen Querschnitt auf.

Zur Abdichtung des Innenraumes der hohlen Verbindungswelie nach deren Montage sieht die Erfindung vor, dass im Bereich des axialen Endes des Antriebsbauteüs und/oder des Abtriebsbauteiis eine Ringnut zur Aufnahme eines Dichtringes ausgebildet ist. Außerdem wird es hinsichtlich der Abdichtung der Verbind υngsweiie als vorteilhaft erachtete, wenn im Bereich zumindest einen axialen Endes der Ver- bindungswetie an deren Außenmanteffläche eine Ringnut zur Halterung einer Dichtstuipe ausgebildet ist, welche mit einer kreis- oder ringförmigen Dichtlippe an der Außenverzahnung des Abtriebsbauteils oder des Antriebsbauteil anliegt. Die elastomere Dichtlippe weist bevorzugt ein Innenverzahnungsprofil auf, welches in die Schiebe Verzahnung des Abtriebsbauteils bzw. des Antriebsbau- teil formschlüssig eingreift.

Schließlich sieht die Erfindung vor, dass die Verbindungswelie gemäß beider Varianten zur drehmomentübertragenden Verbindung zwischen einem Vorderachsdifferentialgetriebe und einem Schaltgetriebe oder Automatgetriebe eines Kraftfahrzeuges ausgebildet ist.

Zur Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung mit zwei detaillierten Ausführungsbeispieien von erfindungsgemäß ausgebildeten Verbindungswellen beigefügt. In dieser zeigt:

Fig. 1 schematisch den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges mit er- findungsgemäß ausgebildeten Verbindungsweilen,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch eine Verbindungswelle gemäß einer ersten Variante im unmontierten Zustand,

Fig. 3 die Verbindungswelle aus Fig. 2 im montierten Zustand,

Fig. 4 eine Axialsicherung der Verbindungswelle gemäß Fig. 2 und 3 in vergrößerter Darstellung,

Fig. 5. einen Längsschnitt durch eine Verbindungswelle gemäß einer zweiten Variante im unmontierten Zustand,

Fig. 6 die Verbindungswelle aus Fig. 5 im montierten Zustand, Fig. 7 die Verbindungswelie gemäß Fig. 5 und Fig. 6 an ihrem ab- triebsseitigen Ende vor der Verbindung mit einem Abtriebsbau- teil und Fig. 8 eine Darstellung wie in Fig. 7, jedoch nach der Montage.

Demnach ist in Fig. 1 schematisch der Antriebsstrang eines allradgetrie- benen Kraftfahrzeugs 1 mit einem Antriebsmotor 2, einem Getriebe 3, einem Vorderachsdifferential 4 und einem Hinterachsdϊfferential 5 dargestellt. Das Getriebe 3 ist eingangsseitig mit der Antriebswelle 6 des Antriebsmotors 2 verbunden und weist zwei Abtriebsseiten auf. Der rückwärtige Abtrieb des Getriebes 3 treibt über eine Hinterachsantriebswelle 7, ein Hinterachsdifferential 5 und hintere seitliche Antriebswellen 8 die hinteren Antriebsräder 9 an. Zum Antrieb der Räder 11 der Vorderachse ist das Getriebe 3 über eine Verbindungswelle 33, 34 mit einem Vorderachsdifferential 4 antriebstechnisch verbunden, von dem vordere Antriebswellen 10 seitlich zu den vorderen Antriebsrädern 11 führen.

Zumindest die Verbindungswelle 33, 34 ist bei einer Verbindung des Getriebes 3 an dem Antriebsmotor 2 bei konventioneller Bauweise erkennbar nur schwer montierbar, da diese vom Getriebe 3 schräg nach vorne und schräg nach unten oder oben zu dem Vorderachsdifferential 4 geführt ist.

Wenngleich im Folgenden auf den konstruktiven Aufbau von erfindungsgemäß ausgebildeten Verbindungswellen 33, 34 eingegangen wird, sein darauf hingewiesen, dass auch die seitlichen Antriebswellen 8 und 10 sowie die Hinterachsantriebswelle 7 bzw. eine diesbezügliche Kardanwelle ebenfalls nach den Merkmalen der Erfindung ausgebildet sein können.

Die Verbindungsweile 33 ist in den Fig. 2 und 3 näher im Längsschnitt dargestellt und besteht im Wesentlichen aus einem Innenrohr 12 sowie einem Außenrohr 13. Die Übertragung eines Drehmomentes erfolgt im montierten Zustand, weicher in Fig. 3 dargestellt ist, über eine Schiebeverzahnung 14. Diese Schiebeverzahnung 14 ist in an sich bekannter Art und Weise als eine zueinander korrespondierende Verzahnung jeweils im Außenmante! 15 eines axial inneren Endes 16 des innenrohres 12 und als Verzahnung im fnnenman- tei 17 eines axia! inneren Endes 18 des Außenrohrs 13 ausgebildet. Durch die Schiebeverzahnung 14 lässt sich das axia! innere Ende 16 des fnnenrohrs 11 drehfest axiai in das Außenrohr 13 ein- bzw. herausschieben.

Das axial äußere Ende 19 des Innenrohres 12, welches als Kupplung zur Verbindung mit einem in den Fig. 2 und 3 nur angedeuteten Eingangswellenabschnitt 20 des Vorderachsdifferenzials 4 dient, weist eine weitere Schiebeverzahnung 21 auf, welche mit einer entsprechend ausgebildeten Außenverzahnung 22 dieses Eingangswelienabschnitts 20 korrespondiert. In entsprechender Weise weist das axiai äußere Ende 23 des Außenrohres 13 eine Schiebeverzahnung 25 auf, welche mit einer entsprechend ausgebiideten Außenverzahnung 26 eines Wellenstumpfes 24 eines Abtriebszahnrades des Getriebes 3 koppelbar ist.

Bei einer Montage wird in die tragende Struktur des Kraftfahrzeuges zuerst der Antriebsmotor 1 , das Vorderachsdifferentiai 4 sowie die seitlichen Antriebswellen 10 eingebaut. Anschließend wird das Getriebe 3 an dem Motor- block des Antriebsmotors 2 und/oder an der Fahrzeugstruktur befestigt. Bei der dann folgenden Montage der Verbindungswefle 33 wird zunächst deren Außenrohr 13 so weit über das Innenrohr 12 geschoben, dass die komplette Verbindungswelle 33 zwischen dem Eingangswellenabschnitt 20 des Vorderachsdifferenzials 4 und dem Wellenstumpf 24 eines Abtriebszahnrades des Getriebes 3 platziert werden kann. Dieser Zustand ist in Fig-. 2 dargestellt.

Anschließend wird das Innenrohr 12 mit seinem axial äußeren Ende 19 auf die Verzahnung 22 des Eingangswelienabschnitts 20 geschoben. Im An- schluss daran wird das Außenrohr 13 mit seinem axiai äußeren Ende 23 über die Verzahnung 26 des Wellen stumpfes 24 geschoben. Gleichzeitig greift die Schiebeverzahnung 14 des Innenrohres 12 in die Schiebeverzahnung des Außenrohres 13 ein. Erkennbar ist die Verbindungsweile 33 axial länger als der von dieser zu überbrückende Abstand zwischen dem Wellenstumpfes 24 und dem Eingangsweilenabschnitts 20.

In der montierten Stellung, welche in Fig. 3 dargestellt ist, sorgt ein als Axialsicherung dienender Sicherungsring 27 dafür, dass das Innenrohr 12 und das Außenrohr 13 sich im Fahrbetrieb nicht gegeneinander verschieben können. Zur Demontage der Verbindungswelle 10 wird das Außenrohr 13 unter Anwendung einer definierten Axialkraft wieder weiter über das innenrohr 12 geschoben. Dabei wird der Sicherungsring 27 aus einer Sicherungsposition herausgedrückt. Dazu ist ein gewisser Kraftaufwand notwendig, der insbesondere durch die Vorspannkraft des Sicherungsrings 27 bestimmt ist und auch auf eine vorbestimmte, unfallbedingte Axialkraft abgestimmt sein kann.

Die Axialsicherungsvorrichtung mit ihrem Sicherungsring 27 ist in Fig. 4 in arretierter Stellung im Detai! stark vergrößert im Ausriss entsprechend dem Kreis A der Fig. 3 näher dargestellt.

Der vorgespannte und mit einer Trennfuge versehene Sicherungsring 27 ist in einer Ringnut 28 im Außenmantel 15 des axial inneren Endes 16 des Innenrohres 12 gelagert. Der Sicherungsring 27 schnappt aufgrund seiner Vorspannung, die eine Durchmesserexpansion des Sicherungsrings 27 anstrebt, in eine Ausnehmung 29 im fnnenmantei 17 des axial inneren Endes 18 des Außenrohrs 13 ein. Die in die Schiebeverzahnung 14 eingefräste Ausnehmung 29 weist in Richtung zum axial äußeren Ende 23 des Außenrohrs 13 eine Schräge 30 und in Richtung zum axial inneren Ende 18 des Außenrohrs 13 eine rechtwinklige Anschlagkaπte 31 auf. Während der Montage, also während des Auseinanderschiebens von Innenrohr 12 und Aυßenrohr 13 gegeneinander, gleitet der Sicherungsring 27 zunächst über eine Rampe 32 im Innenmantel 17 des Außenrohres 13, die zugleich eine Begrenzung der in der Fig. 4 durch die gestrichelte Linie angedeutete Schiebeverzahnung 14 bildet Durch diese Rampe 32 wird der Durchmesser des Sicherungsrings 27 verkleinert, wodurch die radiale Vorspannung des Sicherungsrings 27 ansteigt. Die Rampe 32 ist in einem flachen Winkel mit sanft ansteigender Steigung ausgeführt, so dass sich das Innenrohr 12 mit dem Sicherungsring 27 trotz zunehmender Spannung im Sicherungsring 27 ohne größere Kraftanstrengung weiter herausziehen iässt. Bei fortgesetzter Verschiebung von Innenrohr 12 und Außenrohr 13 schnappt der Sicherungsring 27 schließlich in die Ausnehmung 29 ein und verhindert durch die rechtwinklige Anschlagkante 31 ein weiteres axiales Verschieben jeweils nach axial außen von Innenrohr 12 und Außenrohr 13.

Zur Demontage oder für eine unfallbedingt gewünschte axiale Verkleinerung der Verbindungsweiie 33 wird das Außenrohr 13 wieder weiter über das innenrohr 12 geschoben. Dabei wird der Sicherungsring 27 über die Schräge 30 aus der Ausnehmung 29 am Außenrohr 13 herausgedrückt. Dazu ist ein gewisser Kraftaufwand notwendig, der durch die Vorspannkraft des Sicherungsrings 27 und durch den Winkel der Schräge 30 bestimmt ist.

Da die Anschlagkante 31 rechtwinklig ausgebildet ist, kann die Verbindungswelle 33 im Regelfall nicht mehr komplett zerlegt werden. Es ist dann nur noch das ineinanderschieben von Innenrohr 12 und Außenrohr 13 zur Montage oder Demontage der Verbindungswelle 33 möglich.

Soll die Verbindungswelle 33 nach der Demontage wieder komplett zerlegbar sein, so kann statt des rechten Winkeis der Anschlagkante 31 eine Schräge vorgesehen sein. Der Winke! der Anschiagkante 31 ist aber in der Regel größer als der Winkel der Schräge 30, da die komplette Zerlegung der Verbindungsweile 10 eine Ausnahmesituation darsteiit. Im Gegensatz dazu ist das Zusammenschieben der Verbindungswelle 33 ein notwendiger Prozess zur antriebstechnischen Verbindung des Getriebes 3 mit dem Vorderachsdifferen- zial 4.

Der Sicherungsring 27 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel einen kreisrunden Querschnitt auf. Es ist jedoch auch möglich, einen ovalen Querschnitt zu wählen.

Die Fig. 6 bis 8 zeigen eine zweite Variante einer erfiπdungsgemäß ausgebildeten Verbindungsweiie 34 sowie deren Montage an dem Weifenstumpf 24 und dem Eingangsweifenabschnitt 20. Wie insbesondere den Fig. β und 7 entnehmbar ist, ist diese Verbindungswelle 34 einteilig ausgebildet und weist dennoch gemäß dem Grundgedanken der Erfindung das Merkmal auf, dass diese axial länger ausgebildet ist, als der von dieser Welle zu überbrückende Abstand zwischen dem Wellenstumpf 24 und dem Eingangswellenabschnitt 20.

Zur leichten Montage weist die hohlzylindrische Verbindungswelle 34 im Bereich ihrer axialen Enden jeweils eine Schiebeverzahnung 39 bzw. 40 auf, die auf dazu korrespondierende Außen-Schiebeverzahnungen 35 bzw. 38 an dem Welienstumpf 24 bzw. dem Eingangswellenabschnitt 20 aufschiebbar sind. Im Unterschied zu dem Antriebsstrang gemäß den Fig. 2 und 3 verfügt der Wellenstumpf 24 über einen axial verlängerten Verbindungsabschnitt 48, auf den die einteilige Verbindungsweife 34 vor der Befestigung des Getriebes 3 an dem Antriebsmotor 2 über eine Verbindungslänge 36 in der durch den Pfeil A angegebene Richtung axial weitgehend aufgeschoben wird.

Sobald sich das Getriebe 3 an seinem Befestigungsort befindet, wird die Verbindungswelle 34 in Richtung des Pfeils B soweit axial verschoben, dass die Innen-Schiebeverzahnung 40 der Verbindungswelle 34 über eine Verbindungs- länge 37 in die Außeπ-Schiebeverzahnuπg 38 des Eingangswelfenabschnit- tes 20 des Differentialgetriebes 4 eingreift Die dabei eintretende Verkürzung der Verbindungslänge 36 ist dabei so ausgelegt, dass eine sichere Verbindung zwischen der Verbindungsweiie 34 und dem Weltenstumpf 24 des Getriebes 3 gewährleistet ist. Die Fig. 7 und 8 zeigen dieses Verbindungsvorgang anhand vergrößerter Darstellungen.

Diese Fig. 7 und 8 verdeutlichen auch, dass die Axialarretierung der Verbindungsweile 34 gemäß der zweiten Erfindungsvariante identisch aufgebaut ist wie bei der Verbindungswelle gemäß den Fig. 2 bis 4; lediglich die zeichnerische Darstellung ist hier vereinfacht Demnach ist am freien Ende des Ein- gangswelienabschnittes 20 des Differentialgetriebes 4 eine Ringnut 41 ausgebildet, in welcher der Sicherungsring 27 eingesetzt ist. Bei einem axialen Aufschieben der Verbindungswelle 34 auf den Eingangswellenabschnitt 20 wird der Sicherungsring zunächst radiai zusammengedrückt, um dann schließlich unter radialer Expansion in eine ringförmige Ausnehmung 42 an der Innenman- teifläche der Verbindungswelle 34 einzurasten.

Zur Abdichtung des hohlen Innenraumes sowie der Schiebeverzahnungen 38, 40 ist ein elastomerer Dichtring 44 in eine Ringnut 43 in dem Ein- gangswelienabschnitt 20 eingesetzt, der bei einem axialen Aufschieben der Verbindungsweile 34 auf den Eingangswelienabschnitt 20 an der Verbindungsweile radial zur Anlage kommt.

Wie die Fig. 5 und 6 zeigen, ist an der axial gegenüber liegenden Außenseite der Verbind ungswelie 34 eine Ringnut 45 ausgebildet, in die eine Dichtstulpe 46 aus einem elastomeren Werkstoff eingreift. Zusätzlich kann diese Dichtstulpe mittels eines nicht dargestellten Spannbandes in an sich bekannter Weise auf der Verbindungsweüe 34 befestigt sein. Die Dichtstulpe ist nun so ausgebildet und angeordnet, dass deren kreisförmige Dichtlippe 47 am Weiienstumpf 24 aufliegt. Es ist zur Realisierung der Vorteile einer erfindungsgemäß aufgebauten Verbindungswellen 33, 34 unerheblich, auf welcher Seite der Verbindungswelie sich die Anthebsseite und die Abtriebsseite befindet. Es liegt zudem im Rahmen der Erfindung, auch die Hinterachsantriebswelle 7, eine Kardanwelle oder die seitlichen Antriebswellen 8 bzw. 10 wie vorgestellt axialverschiebbar und axial sicherbar auszubilden.

Bezugszeichen

1 Kraftfahrzeug

2 Antriebsmotor

3 Getriebe

4 Vorderachsdifferential

5 Hinterachsdifferential

6 Antriebsweile des Antriebsmotors

7 Hinterachsantriebswelle, Kardanwelle

8 seitliche Antriebswelle, hinten

9 hinteres Antriebsrad

10 seitliche Antriebswelle, vorne

11 vorderes Antriebsrad

12 Innenrohr

13 Außen röhr

14 Schiebeverzahnung

15 Außenmantel des Innenrohrs 12

16 axial inneres Ende des Innenrohrs 12

17 Innenmantel des Außenrohrs 13

18 axial inneres Ende des Außenrohrs 13

19 axial äußeres Ende des Innenrohrs 12

20 Abtriebsbauteü; Eingangswellenabschnitt des Vorderachsdifferenzials 4

21 Schiebeverzahnung

22 Außenverzahnung

23 Axial äußeres Ende des Außenrohrs 13

24 Antriebsbauteil; Wellenstumpf eines Abtriebszahnrades des Getriebes 3

25 Schiebeverzahnung

26 Außenverzahnung

27 Sicherungsring

28 Ringnut Ausnehmung

Schräge

Anschlagkante

Rampe

Verbindungswelie

Verbindungsweiie

Schiebeverzahnung an 24

Verbindυngslänge auf 24

Verbindungslänge auf 20

Schiebeverzahnung auf 20 lange Schiebeverzahnung an 34 kurze Schiebeverzahnung an 34

Ringnut in 20

Ausnehmung in 34

Ringnut

Dtchtring

Ringnut

Dichtstulpe

Dichtlippe axiai verlängerter Verbindungsabschnitt an 24

Kreis

Claims

Patentansprüche

1. Verbindungswelle (7, 8, 10, 33, 34) zur zumindest mittelbaren Drehmomentübertragung zwischen einem Getriebe (3, 4, 5) und einem Antriebsrad (9, 11) eines Kraftfahrzeuges (1), die an ihren axia! äußeren Enden (19, 23) jeweils ein Mittel zur Verbindung mit einem Abtriebsbauteil (20) beziehungsweise mit einem Antriebsbauteil (24) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelie (7, 8, 10, 33, 34) an ihren axialen Enden (19, 23) jeweils eine Schiebeverzahnung (21, 25; 39, 40) aufweist, die in dazu korrespondierende Schiebeverzahnungen (22, 26; 35, 38) des Abtriebsbauteils (20) beziehungsweise des Antriebsbauteils (24) einsteckbar ist, dass an der Verbindungswelle (7, 8, 10, 33, 34) Mittel zur Axialsicherung derselben in einer an dem Antriebsbautei! (20) und dem Abtriebsbauteii (24) montierten Position vorhanden sind, und dass die Verbindungsweite (7, 8, 10, 33, 34) länger ausgebildet ist als der von ihr zwischen dem Anfriebsbauteil (24) und dem Abtriebsbauteil (20) zu überbrückende Abstand.

2. Verbindungswelle nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelie (7, 8, 10, 33) mit einem Außenrohr (13) und einem Innenrohr (12) zweiteilig ausgebildet ist, dass der Außendurchmesser des Innenrohres (12) zumindest teilweise kleiner ist als der Innendurchmesser des Außenrohres (13), dass das Innenrohr (12) mit einem axial inneren Ende (16) in ein axial inneres Ende (18) des Außenrohrs (13) teleskopisch ein- schiebbar ist, und dass die axial inneren Enden (16, 18) von Außenrohr (13) und Snnenrohr (12) über eine Schiebeverzahnung (14) drehfest miteinander verbunden sind,

3. Verbindungswelie nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswelle (34) einteilig ausgebildet ist, dass das An- triebsbauteil (24) im Vergleich zum AbtriebsbauteiS (20) oder das Abtriebsbau- teii (20) im Vergleich zum Antriebsbauteil (24) eine axiai längere Schiebeverzahnung (35) aufweist, wobei diese Schiebeverzahnung (35) derart bemessen ist, dass die Verbindungswelle (34) zur Hersteilung einer Antriebsverbindung zwischen dem Abtriebsbauteii (20) und dem Antriebsbauteil (24) zunächst weitgehend auf der axial längeren Schiebeverzahnung (35) aufschiebbar ist, und anschließend unter Verkürzung der Verbindungslänge (36) an der axial längeren Schiebeverzahnung (35) auf die axial kürzere Schiebeverzahnung (38) aufschiebbar ist.

4. Verbinduπgswelle nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsweile (34) hohlzylindrisch ausgebildet ist sowie an ihrer Innenmantelfläche Schiebeverzahnungen (39, 40) aufweist, und dass die Schiebeverzahnungen (35, 38) des Abtriebsbauteils (20) und des Antriebsbau- teiis (24) als Außenverzahnungen ausgebildet sind.

5. Verbindungswelle nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialsicherung (27) wenigstens einen vorgespannten Sicherungsring (27) aufweist, welcher in einer Ringnut (28, 41) im Außenmantel (15) des axial inneren Endes (16) des Innenrohrs (12) oder in der axial kürzeren Schiebeverzahnung (38) gelagert ist, und dass der Sicherungsring (27) in eine Ausnehmung (29, 42) im Innenmantei (17) des axiai inneren Endes (18) des Außenrohrs (13) oder in der Verbindungswelle (34) einrastet,

6. Verbindungswelle nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausnehmung (29, 42) in Richtung zum axial äußeren Ende (23) des Außenrohres (13) bzw. in Richtung zur Mitte der Verbindungswel- Ie (34) eine Schräge (30) und in Richtung zum axial inneren Ende (18) des Außenrohres (13) bzw. zum Ende der Verbindungswelie (34) eine Anschlagkante (31) aufweist.

7. Verbindungswelle nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Schräge (30) in einem Winkel von 15° bis 45° zur Axialen der Verbindυngsweile (7, 8, 10, 33; 34) verläuft.

8. Verbindυπgswelle nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Anschlagkante (31 ) in einem Winkel von 30° bis 90° zur Axialen der Verbindungswelle (7, 8, 10, 33; 34) verläuft.

9. Verbindungswelle nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass im Innenmantel (17) des axiai inneren Endes (18) des Außenrohres (13) oder der Verbindungswelle (34) eine Rampe (32) ausgebildet ist, welche eine Begrenzung der Schiebeverzahnung (14) bildet.

10. Verbindungswelie nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring (27) einen runden oder ovalen Querschnitt aufweist.

11. Verbindungsweile nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich des axialen Endes des Abtriebsbauteils (20) und/oder des Antriebsbauteils (24) eine Ringnut (43) zur Aufnahme eines Dichtringes (44) ausgebildet ist.

12. Verbindungswelle nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass im Bereich zumindest eines axialen Endes der Verbindungswelle (34) an deren Außenmantelfläche eine Ringnut (45) zur Halterung einer Dichtstulpe (46) ausgebildet ist, welche mit einer ringförmigen Dichtlippe (47) am Abtriebsbauteil (20) oder am Antriebsbau- teil (24) anliegt .

13. Verbindungsweile nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungswege (33, 34) zur drehmomentübertragenden Verbindung zwischen einem Vorderachsdϊfferenti- ai (4) und einem Schaltgetriebe oder Automatgetriebe (3) des Kraftfahrzeuges (1 ) ausgebildet ist.