WO2008154916A2 - Sicherungsring sowie verbindungsanordnung und gelenkwelle hiermit - Google Patents

Sicherungsring sowie verbindungsanordnung und gelenkwelle hiermit Download PDF

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    • F16D2003/22323—Attachments to the shaft of the inner joint member whereby the attachments are distanced from the core

Definitions

  • the invention relates to a retaining ring made of an elastic material, in particular spring steel, with an example radially extending slot, wherein the retaining ring has a profile with a substantially rectangular cross-section. Furthermore, the invention relates to a connection arrangement with such a retaining ring.
  • Circlips are known for the axial connection of shafts and sleeves in various embodiments.
  • OHG offers so-called circlips with a profile which is circular in cross-section as well as circlips with a rectangular profile which can each be introduced into mutually opposite grooves of the shaft and the sleeve.
  • the locking rings with a rectangular profile are provided for a permanent connection, for example, between a shaft and a sleeve, wherein when dismantling either the ring sheared off or one of the grooves in which the ring is introduced, is destroyed.
  • the round profile snap rings permit non-destructive release of the connection when, during axial movement of the interconnected components relative to one another, the edge of a groove strikes the rounded surface of the snap ring and radially expands or compresses the ring substantially completely the grooves is recorded.
  • Object of the present invention is therefore to provide a locking ring of the type mentioned above and a connection arrangement, which allow a reliable connection of two components and a defined non-destructive disassembly.
  • At least one edge of the profile is provided with a defined slope for mounting and / or disassembly of the retaining ring.
  • the invention is based on the idea that such a slope comes into contact with an edge or the like of a groove at an edge of the profile of the retaining ring in an axial movement of the interconnected by the locking ring components, so that the retaining ring defined radially inward or can be pushed outwards. The risk that the retaining ring uncontrollably shifts to a position in which the connection is no longer destructive solvable, is minimized thereby.
  • the at least one defined bevel is provided on one of the two radially outer edges of the securing ring.
  • at least one defined assembly or disassembly of the retaining ring is possible.
  • defined bevels are provided on both radially outer edges of the retaining ring, so that both the assembly and the disassembly of the retaining ring is made possible with defined forces.
  • the at least one defined slope extends inclined at an angle between about 15 ° and about 35 ° relative to a radial side surface of the retaining ring.
  • Such an angle of inclination allows axial forces of, for example, about one ton to be transmitted through the circlip without loosening the connection.
  • the retaining ring is selectively urged into one of the grooves of the interconnected components, so that the connection can be solved non-destructive.
  • the inclination angles of the bevels can be identical. In some applications, however, it has proved to be advantageous if the two slopes are inclined at a different angle relative to a radial side surface of the retaining ring.
  • circlips are often pre-assembled on one of the two components, i. introduced into a corresponding groove, wherein the two components are then pushed under expansion or compression of the locking ring into each other.
  • the circlip assumes a flared position in its unloaded state and thus hangs loosely in the groove of the shaft. This has the consequence that the circlip can be sheared or damaged when inserting the shaft into a sleeve.
  • the securing ring having a non-round shape when viewed in an axial direction, which is preferably mirror-symmetrical with respect to a radial plane passing through the slot.
  • the securing ring seen in the axial direction may have an oval or elliptical shape.
  • the securing ring has a corrugated, bevelled and / or serrated profile. In this way, an axial clearance of the locking ring can be compensated within one of the grooves.
  • the invention further relates to a connection arrangement comprising a first component which has at least sections a substantially cylindrical outer surface, and a second component which at least partially has a substantially cylindrical inner surface for receiving the cylindrical outer surface of the first component, and with a retaining ring of the above-mentioned type, which can be introduced for connecting the two components in mutually associated grooves of the outer surface and the inner surface.
  • At least one of the mutually associated grooves at the transition to the outer or inner surface also a defined slope and / or has a rounding off.
  • the at least one bevel of the securing ring and the at least one bevel of the grooves are adapted to one another in such a way that the bevels come into contact with each other during an axial movement of the two components.
  • the bevels slide on each other, so that in this way the securing ring is urged radially inward or radially outward.
  • the first and / or the second component have at least one insertion bevel adjacent to the inner or outer surface. As a result, the risk of damage to the retaining ring and / or the grooves during assembly is minimized.
  • the first component is a shaft or a shaft journal in the drive train of a vehicle and the second component is provided with a central opening réellena- be a ball joint.
  • Such shaft assemblies are provided for example in longitudinal or side shafts of motor vehicles for transmitting a torque from a drive unit to driven wheels. Due to the disadvantages of conventional circlips described above, the connection of a shaft journal to an inner hub of a ball joint with a locking ring has been difficult. It was therefore often used a shaft nut for connecting a shaft journal with the inner hub of a ball joint. In contrast, the connection arrangement according to the invention has the advantages of a lower weight and a smaller required installation space.
  • the angle of inclination of the at least one defined bevel is preferably selected such that the force required to release the connection is greater than the maximum axial force that can be transmitted in the drive train as a result of friction and / or mass inertia.
  • a drive train usually shift joints, displacement arrangements and / or elastic elements are provided between two bearing points, which allow a certain axial play or a defined displacement movement of the drive train.
  • the maximum transferable in the drive train axial force is essentially influenced by the friction of such displacement elements and their inertia. According to the invention, therefore, the angle of inclination of the at least one slope chosen such that the maximum occurring in the operation of the drive train axial forces can be transmitted from the connection assembly. Only when an overlying predeterminable axial load, the connection assembly is achieved nondestructive.
  • the first and the second component are adapted to the locking ring such that the connection fails defined at an acting on the drive train axial force of less than 50 kN. This prevents build up in the powertrain in an accident too high axial forces that can lead to an undefined buckling of the shaft.
  • first and the second component are matched to one another and to the securing ring such that after the defined failure of the connection, the first and the second component with a force acting on the drive train axial force of less than 5 kN telescopically is telescopically. Together with the defined leadership of the two components in one another buckling of the shaft is reliably prevented in this way.
  • a propeller shaft according to the invention in a drive train of a vehicle has at least one connecting arrangement of the above-mentioned type, wherein the first component is a shaft or a shaft journal in the drive train and the second component is an inner hub of a ball joint provided with a central opening.
  • the first and the second component are matched to one another such that, in the event of a failure of the connection arrangement, the articulated shaft can telescopically be telescoped inwards by at least 250 mm, in particular by 300 mm. This large displacement prevents buckling of the PTO shaft in an accident.
  • the propeller shaft is equipped with at least two of the above-mentioned connection arrangements, wherein the respective first and the respective second component of the connection arrangements are coordinated such that in case of failure of the connection arrangements, the propeller shaft telescopically telescopically by at least 250 mm, in particular by 300 mm, telescoped is.
  • the displacement of each individual connection arrangement can therefore be significantly less than 250 mm.
  • FIG. 1 is a side view of a retaining ring according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 2 is a plan view of the locking ring of FIG. 1,
  • FIG. 3 shows a section through the profile of the locking ring of FIG. 1,
  • FIG. 4 shows a section through the profile of a securing ring according to a second embodiment of the invention
  • FIG. 5 shows a section through the profile of a securing ring according to a third embodiment of the invention
  • Fig. 6 is a plan view of a locking ring according to a fourth embodiment of the invention
  • the circlip 1 shown in Figures 1 to 3 has seen in the axial direction has a substantially round shape with a slot 2, which allows a radial expansion or compression of the retaining ring 1.
  • the securing ring 1 has a substantially rectangular profile in cross-section.
  • a bevel 3 is provided at one of the radial outer edges of the retaining ring 1, which is inclined at an angle of about 15 ° relative to the radially extending side surface of the securing ring 1.
  • the retaining ring 1 must be sufficiently elastic and this can for example consist of spring steel.
  • FIGS. 4 and 5 show two further embodiments of a securing ring, wherein in the embodiment according to FIG. 4 both radially outer edges of the securing ring are provided with defined bevels 3a and 3b.
  • a radially outer edge and a radially inner edge of the securing ring are provided with a bevel 3c or 3d.
  • the retaining ring 1 has the shape of a flat disc in its plan view.
  • the locking ring is provided with a corrugated profile, so that the retaining ring can also compensate for an axial play.
  • FIG. 7 shows a connection arrangement according to the invention, in which a transmission-side shaft journal 4 is connected via a securing ring 1 a ball joint 5 is connected.
  • the ball joint in this case has an outer hub 6 with a plurality of counter-track grooves formed as well as an inner hub 7, which is also provided with counter-paths formed grooves.
  • balls 8 In the paired pairs of raceway grooves of the outer and outer races 6 and 6, balls 8 each are received, which are guided in a cage 9. In this way, a torque from the inner hub 7 to the outer hub 6 and a hollow shaft 10 connected thereto can be transmitted.
  • the inner hub 7 inside and the shaft journal 4 is provided externally with a spline 11.
  • the shaft journal 4 can thus be non-rotatably inserted into the inner hub 7 and only needs to be axially fixed via the retaining ring 1.
  • both in the inner hub 7 and on the shaft journal 4 mutually associated grooves 12 and 13 are provided.
  • a securing ring 1 of the type described above can be introduced, which protrudes at least partially out of the groove 13 in the unloaded state.
  • the retaining ring 1 is urged by an insertion bevel 14 on the end face of the inner hub 7 in the groove 13.
  • the securing ring 1 also snaps into the groove 12 of the inner hub 7 as a result of its prestressing due to its prestressing Shaft pin 4 made.
  • a mounting groove 15 may be provided, which is the engagement of a tool for pushing the inner hub. 7 and the shaft journal 4 allowed. Further, 16 may be provided on the shaft journal 4, a further groove for receiving a sealing ring.
  • a tool can be introduced into the disassembly gap 17 between the end face of the inner hub and a shoulder of the shaft journal 4, as a result of which the inner hub 7 can be pushed away from shaft journal 4.
  • a tool can be introduced into the disassembly gap 17 between the end face of the inner hub and a shoulder of the shaft journal 4, as a result of which the inner hub 7 can be pushed away from shaft journal 4.
  • the edge of the groove 12 slides over the bevel 3 of the securing ring 1 and urges it radially inward into the groove 13, so that the inner hub 7 can be pulled off the shaft.
  • the assembly and / or disassembly of the connection between the shaft journal 4 and the inner hub 7 can also take place by means of a mouth-shaped tool, which can be inserted into the assembly groove 15 or into the disassembly gap 17.
  • This tool not shown in the figure can be provided with a rod on which a weight is slidably mounted.
  • at least one baffle surface is provided on the rod, against which the weight can be beaten, so that from the rod an impulse is transmitted to the mouth-like tool, which thus pushes the inner hub 7 on the shaft journal 4 and subtracts from this.
  • connection arrangement shown in Figure 7 is not only lighter and more compact than conventional connection arrangements with a shaft nut, but also makes it possible to keep the shaft journal 4 small. As a result, bearings 18 and shaft seals 19 with a comparatively small diameter can advantageously be used.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen Sicherungsring sowie eine Verbindungsanordnung hiermit, wobei der Sicherungsring aus einem elastischen Material besteht und mit einem Schlitz versehen ist. Der Sicherungsring weist ein Profil mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt auf. Wenigstens eine Kante des Profils ist mit einer definierten Schräge zur Montage und/oder Demontage des Sicherungsrings versehen.

Description

Sicherungsring sowie Verbindungsanordnung und Gelenkwelle hiermit
Die Erfindung betrifft einen Sicherungsring aus einem elastischen Material, ins- besondere Federstahl, mit einem beispielsweise radial verlaufenden Schlitz, wobei der Sicherungsring ein Profil mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist. Weiter betrifft die Erfindung eine Verbindungsanordnung mit einem derartigen Sicherungsring.
Sicherungsringe sind zur axialen Verbindung von Wellen und Hülsen in verschiedenen Ausführungsformen bekannt. So werden beispielsweise von der Seeger-Orbis GmbH & Co. OHG sowohl sogenannte Sprengringe mit einem im Querschnitt kreisförmigen Profil als auch Sicherungsringe mit einem Querschnitt rechteckigen Profil angeboten, die jeweils in einander gegenüberliegende Nuten der Welle und der Hülse eingebracht werden können. Die Sicherungsringe mit rechteckigem Profil sind dabei für eine unlösbare Verbindung beispielsweise zwischen einer Welle und einer Hülse vorgesehen, wobei bei dem Demontieren entweder der Ring abgeschert oder eine der Nuten, in denen der Ring eingebracht ist, zerstört wird. Dagegen erlauben die Sprengringe mit rundem Profil ein zerstörungsfreies Lösen der Verbindung, wenn bei einer Axialbewegung der miteinander verbundenen Bauteile relativ zueinander die Kante einer Nut auf die abgerundete Fläche des Sprengringes trifft und diesen derart radial aufweitet oder zusammendrückt, dass der Ring im Wesentlichen vollständig in einer der Nuten aufgenommen ist.
Da die exakte Lage der lösbaren Sprengringe innerhalb der Nuten nicht eindeutig definierbar ist, kann es beim Lösen derartiger Verbindungen zu Schwierigkeiten kommen. So können die zum Lösen der Verbindung aufzubringenden Kräfte unterschiedlich groß sein oder der Ring kann in eine Position gedrängt werden, in welcher die Verbindung nicht zerstörungsfrei lösbar ist. In verschiedenen Anwendungsbereichen besteht jedoch Bedarf nach einer axialen Verbindung für Bauteile, die einer definierten axialen Last Stand hält und bei Überschreiten einer vorgegebenen Last leicht lösbar ist.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Sicherungsring der eingangs genannten Art sowie eine Verbindungsanordnung bereitzustellen, welche eine zuverlässige Verbindung zweier Bauteile sowie eine definierte zerstörungsfreie Demontierbarkeit ermöglichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im Wesentlichen dadurch gelöst, dass wenigstens eine Kante des Profils mit einer definierten Schräge zur Montage und/oder Demontage des Sicherungsringes versehen ist. Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, dass eine derartige Schräge an einer Kante des Profils des Sicherungsringes bei einer axialen Bewegung der durch den Sicherungsring miteinander verbundenen Bauteile mit einer Kante oder dergleichen einer Nut in Kontakt kommt, so dass der Sicherungsring definiert radial nach innen oder nach außen gedrängt werden kann. Die Gefahr, dass sich der Sicherungsring unkontrolliert in eine Position verschiebt, in welcher die Verbindung nicht mehr zerstörungsfrei lösbar ist, wird hierdurch minimiert.
Vorzugsweise ist die wenigstens eine definierte Schräge an einer der beiden radial äußeren Kanten des Sicherungsringes vorgesehen. Hierdurch ist zumindest eine definierte Montage oder Demontage des Sicherungsringes möglich. Es wird jedoch besonders bevorzugt, wenn an beiden radial äußeren Kanten des Sicherungsringes definierte Schrägen vorgesehen sind, so dass sowohl die Montage als auch die Demontage des Sicherungsringes mit definierten Kräften ermöglicht wird. Für viele Anwendungsfälle hat es sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die wenigstens eine definierte Schräge in einem Winkel zwischen etwa 15° und etwa 35° gegenüber einer radialen Seitenfläche des Sicherungsringes geneigt verläuft. Ein derartiger Neigungswinkel erlaubt es, axiale Kräfte von beispiels- weise etwa einer Tonne durch den Sicherungsring zu übertragen, ohne dass sich die Verbindung löst. Bei einer definierten höheren Kraft, wird der Sicherungsring jedoch gezielt in eine der Nuten der miteinander verbundenen Bauteile gedrängt, so dass die Verbindung zerstörungsfrei gelöst werden kann.
Grundsätzlich können die Neigungswinkel der Schrägen identisch sein. In einigen Anwendungsfällen hat es sich jedoch als günstig erwiesen, wenn die beiden Schrägen in einem unterschiedlichen Winkel gegenüber einer radialen Seitenfläche des Sicherungsringes geneigt verlaufen.
Für die Verbindung zweier Bauteile werden Sicherungsringe häufig auf einem der beiden Bauteile vormontiert, d.h. in eine entsprechende Nut eingebracht, wobei die beiden Bauteile dann unter Aufweitung oder Zusammenpressen des Sicherungsringes in einander geschoben werden. Wenn der Sicherungsring auf einer Welle vormontiert ist, nimmt der Sicherungsring in seinem unbelasteten Zustand eine aufgeweitete Stellung ein und hängt damit lose in der Nut der Welle. Dies hat zur Folge, dass der Sicherungsring beim Einschieben der Welle in eine Hülse abgeschert oder beschädigt werden kann.
Erfindungsgemäß kann dies dadurch verhindert werden, dass der Sicherungs- ring in einer axialen Richtung gesehen eine nicht runde Form aufweist, die vorzugsweise zu einer durch den Schlitz verlaufenden radialen Ebene spiegelsymmetrisch ist. Hierbei kann der Sicherungsring in axialer Richtung gesehen eine ovale oder elliptische Form aufweisen. Alternativ oder zusätzlich hierzu ist es auch möglich, die an den Schlitz angrenzenden Enden des Sicherungsringes radial nach innen zu biegen oder umzukanten. Hierdurch wird erreicht, dass der Sicherungsring unter hoher Spannung zumindest näherungsweise zentriert in der Nut der Welle gehalten wird. Eine Beschädigung des Sicherungsringes und/oder der Nut beim Einführen der Welle in die Hülse wird hierdurch vermieden.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Sicherungsring ein gewelltes, abgekantetes und/oder gezacktes Profil auf. Hierdurch kann ein axiales Spiel des Sicherungsringes innerhalb einer der Nuten ausgeglichen werden.
Die Erfindung betrifft weiter eine Verbindungsanordnung aus einem ersten Bauteil, das zumindest abschnittsweise eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche aufweist, und einem zweiten Bauteil, das zumindest abschnittsweise eine im Wesentlichen zylindrische Innenfläche zur Aufnahme der zylindrischen Au- ßenfläche des ersten Bauteils aufweist, und mit einem Sicherungsring der oben genannten Art, der zur Verbindung der beiden Bauteile in einander zugeordneten Nuten der Außenfläche und der Innenfläche einbringbar ist.
Um die Verbindung der beiden Bauteile mit einer definierten Kraft bzw. das Los- lösen der beiden Bauteile voneinander mit einer definierten Kraft zu erreichen, wird es bevorzugt, wenn wenigstens eine der einander zugeordneten Nuten am Übergang zu der Außen- oder Innenfläche ebenfalls eine definierte Schräge und/oder eine Abrundung aufweist. Hierbei wird es bevorzugt, wenn die wenigstens eine Schräge des Sicherungsringes und die mindestens eine Schräge der Nuten derart aneinander angepasst sind, dass die Schrägen bei einer axialen Bewegung der beiden Bauteile relativ zueinander in Anlage kommen. Damit können bei einer weiteren axialen Relativbewegung die Schrägen aufeinander gleiten, so dass hierdurch der Sicherungsring radial nach innen oder radial nach außen gedrängt wird. Wenn die beiden Bauteile wie oben beschrieben vormontiert miteinander verbunden werden, wird es bevorzugt, wenn das erste und/oder das zweite Bauteil angrenzend an die Innen- bzw. Außenfläche wenigstens eine Einführschräge aufweisen. Hierdurch wird die Gefahr einer Beschädigung des Sicherungsringes und/oder der Nuten bei der Montage minimiert.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das erste Bauteil eine Welle oder ein Wellenzapfen im Antriebsstrang eines Fahrzeuges und das zweite Bauteil ist eine mit einer zentralen Öffnung versehene Innenna- be eines Kugelgelenkes. Derartige Wellenanordnungen sind beispielsweise in Längs- oder Seitenwellen von Kraftfahrzeugen zur Übertragung eines Drehmomentes von einem Antriebsaggregat zu angetriebenen Rädern vorgesehen. Aufgrund der oben beschriebenen Nachteile herkömmlicher Sicherungsringe war bisher die Anbindung eines Wellenzapfens an eine Innennabe eines Kugel- gelenkes mit einem Sicherungsring nur schwer möglich. Es wurde daher häufig eine Wellenmutter zur Verbindung eines Wellenzapfens mit der Innennabe eines Kugelgelenkes eingesetzt. Demgegenüber weist die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung die Vorteile eines geringeren Gewichtes sowie eines geringeren erforderlichen Bauraumes auf.
Der Neigungswinkel der wenigstens einen definierten Schräge ist vorzugsweise derart gewählt, dass die zum Lösen der Verbindung erforderliche Kraft größer als die maximale in dem Antriebsstrang in Folge Reibung und/oder Massenträgheit übertragbare axiale Kraft ist. In einem Antriebsstrang sind zwischen zwei Lagerpunkten meist Verschiebegelenke, Verschiebeanordnungen und/oder elastische Elemente vorgesehen, die ein gewisses axiales Spiel bzw. eine definierte Verschiebebewegung des Antriebsstranges ermöglichen. Die hierbei maximal in dem Antriebsstrang übertragbare axiale Kraft wird im Wesentlichen durch die Reibung derartiger Verschiebeelemente und deren Massenträgheit beeinflusst. Erfindungsgemäß ist der Neigungswinkel der wenigstens einen Schräge daher derart gewählt, dass die im Betrieb auftretenden maximal auf den Antriebsstrang wirkenden axialen Kräfte von der Verbindungsanordnung übertragen werden können. Erst bei einer darüber liegenden vorbestimmbaren axialen Last wird die Verbindungsanordnung zerstörungsfrei gelöst.
Vorzugsweise sind dabei das erste und das zweite Bauteil derart auf den Sicherungsring abgestimmt, dass die Verbindung bei einer auf den Antriebsstrang wirkenden Axialkraft von weniger als 50 kN definiert versagt. Dies verhindert, dass sich in dem Antriebsstrang bei einem Unfall zu hohe Axialkräfte aufbauen, die zu einem Undefinierten Ausknicken der Welle führen können.
In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens wird es bevorzugt, wenn das erste und das zweite Bauteil derart aufeinander und auf den Sicherungsring abgestimmt sind, dass nach dem definierten Versagen der Verbindung das erste und das zweite Bauteil mit einer auf den Antriebsstrang wirkenden Axialkraft von weniger als 5 kN teleskopartig ineinanderschiebbar ist. Gemeinsam mit der definierten Führung der beiden Bauteile ineinander wird auf diese Weise ein Ausknicken der Welle sicher verhindert.
Eine erfindungsgemäße Gelenkwelle in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs weist wenigstens eine Verbindungsanordnung der oben genannten Art auf, wobei das erste Bauteil eine Welle oder einen Wellenzapfen im Antriebsstrang ist und das zweite Bauteil eine mit einer zentralen Öffnung versehene Innennabe eines Kugelgelenks ist. Dabei sind das erste und das zweite Bauteil derart auf- einander abgestimmt sind, dass bei einem Versagen der Verbindungsanordnung die Gelenkwelle teleskopartig um wenigstens 250 mm, insbesondere um 300 mm, ineinanderschiebbar ist. Dieser große Verschiebeweg verhindert bei einem Unfall ein Ausknicken der Gelenkwelle. Üblicherweise ist die Gelenkwelle mit wenigstens zwei der oben genannten Verbindungsanordnungen ausgestattet, wobei das jeweils erste und das jeweils zweite Bauteil der Verbindungsanordnungen derart aufeinander abgestimmt sind, dass bei einem Versagen der Verbindungsanordnungen die Gelenkwelle teleskopartig insgesamt um wenigstens 250 mm, insbesondere um 300 mm, ineinanderschiebbar ist. Der Verschiebeweg jeder einzelnen Verbindungsanordnung kann daher deutlich geringer als 250 mm sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Sicherungsringes nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf den Sicherungsring nach Fig. 1 ,
Fig. 3 einen Schnitt durch das Profil des Sicherungsrings nach Fig. 1 ,
Fig. 4 einen Schnitt durch das Profil eines Sicherungsrings nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 5 einen Schnitt durch das Profil eines Sicherungsrings nach einer dritten Ausführungsform der Erfindung, Fig. 6 eine Draufsicht auf einen Sicherungsring nach einer vierten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 7 eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung.
Der in den Figuren 1 bis 3 dargestellte Sicherungsring 1 weist in axialer Richtung gesehen eine im Wesentlichen runde Gestalt mit einem Schlitz 2 auf, der ein radiales Aufweiten oder Zusammendrücken des Sicherungsringes 1 gestattet. Wie aus Figur 3 ersichtlich ist, hat der Sicherungsring 1 im Querschnitt ein im Wesentlichen rechteckiges Profil. Bei der Ausführungsform nach Figur 3 ist an einer der radialen Außenkanten des Sicherungsringes 1 eine Schräge 3 vorgesehen, welche in einem Winkel von etwa 15° gegenüber der radial verlaufenden Seitenfläche des Sicherungsrings 1 geneigt ist. Zur Verbindung zweier Bauteile und zum Lösen dieser Verbindung muss der Sicherungsring 1 ausreichend elastisch sein und kann hierzu beispielsweise aus Federstahl bestehen.
In den Figuren 4 und 5 sind zwei weitere Ausführungsformen eines Sicherungsrings dargestellt, wobei bei der Ausführungsform nach Figur 4 beide radial äußeren Kanten des Sicherungsrings mit definierten Schrägen 3a bzw. 3b verse- hen sind. Dagegen ist bei der Ausführungsform nach Figur 5 eine radial äußere Kante und eine radial innere Kante des Sicherungsrings mit einer Schräge 3c bzw. 3d versehen.
Wie in Figur 2 dargestellt ist, hat der Sicherungsring 1 in seiner Draufsicht die Gestalt einer ebenen Scheibe. Dagegen ist bei der Ausführungsform nach Figur 6 der Sicherungsring mit einem gewellten Profil versehen, so dass der Sicherungsring auch ein axiales Spiel ausgleichen kann.
In Figur 7 ist eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung dargestellt, bei welcher ein getriebeseitiger Wellenzapfen 4 über einen Sicherungsring 1 mit einem Kugelgelenk 5 verbunden ist. Das Kugelgelenk weist hierbei eine Außennabe 6 mit mehreren als Gegenbahnen ausgebildeten Laufrillen sowie eine Innennabe 7 auf, die ebenfalls mit als Gegenbahnen ausgebildeten Laufrillen versehen ist. In den einander paarweise zugeordneten Laufrillenpaaren der Au- ßennabe 6 und der Innennabe 7 sind jeweils Kugeln 8 aufgenommen, die in einem Käfig 9 geführt sind. Hierdurch kann ein Drehmoment von der Innennabe 7 auf die Außennabe 6 sowie eine mit dieser verbundene Hohlwelle 10 übertragen werden.
Zur Drehmomentübertragung zwischen der Innennabe 7 und dem Wellenzapfen 4 kann die Innennabe 7 innen und der Wellenzapfen 4 außen mit einer Keilverzahnung 11 versehen sei. Der Wellenzapfen 4 lässt sich somit drehfest in die Innennabe 7 einschieben und braucht lediglich über den Sicherungsring 1 axial fixiert zu werden.
Sowohl in der Innennabe 7 als auch auf dem Wellenzapfen 4 sind einander zugeordnete Nuten 12 bzw. 13 vorgesehen. In die Nut 13 auf dem Wellenzapfen 4 kann ein Sicherungsring 1 der oben beschriebenen Art eingebracht werden, der im unbelasteten Zustand zumindest abschnittsweise aus der Nut 13 herausragt. Zur axialen Anbindung des Wellenzapfens 4 an die Innennabe 7 wird der Wellenzapfen 4 in die Innennabe 7 eingesteckt, wobei der Sicherungsring 1 durch eine Einführschräge 14 an der Stirnseite der Innennabe 7 in die Nut 13 gedrängt wird. Sobald die Nuten 12 und 13 in Ihrer in Figur 7 dargestellten einander zugeordneten Position angeordnet sind, schnappt der Sicherungsring 1 unter radi- aler Aufweitung in Folge seiner Vorspannung auch in die Nut 12 der Innennabe 7. Hierdurch ist die Verbindung zwischen der Innennabe 7 und dem Wellenzapfen 4 hergestellt.
Auf der Außenseite der Innennabe 7 kann eine Montagenut 15 vorgesehen sein, die den Eingriff eines Werkzeuges zum Zusammenschieben der Innennabe 7 und des Wellenzapfens 4 erlaubt. Weiter kann auf dem Wellenzapfen 4 eine weitere Nut zur Aufnahme eines Dichtungsringes 16 vorgesehen sein.
Zum Lösen der Verbindung zwischen dem Wellenzapfen 4 und der Innennabe 7 kann ein Werkzeug in den Demontagespalt 17 zwischen der Stirnseite der Innennabe und einem Absatz des Wellenzapfens 4 eingebracht werden, wodurch sich die Innennabe 7 von Wellenzapfen 4 abdrücken lässt. Hierbei kommt eine Kante der Nut 12 der Innennabe 7 mit der Schräge 3 des Sicherungsringes 1 in Anlage. Die Kante der Nut 12 gleitet dabei über die Schräge 3 des Sicherungs- ringes 1 und drängt diesen hierbei radial nach innen in die Nut 13, so dass die Innennabe 7 von der Welle abgezogen werden kann.
Die Montage und/oder Demontage der Verbindung zwischen dem Wellenzapfen 4 und der Innennabe 7 kann auch mittels eines maulförmigen Werkzeuges er- folgen, welches in die Montagenut 15 bzw. in den Demontagespalt 17 einsetzbar ist. Dieses in der Figur nicht dargestellte Werkzeug kann mit einer Stange versehen sein, auf der ein Gewicht verschiebbar gelagert ist. Weiter ist an der Stange wenigstens eine Prallfläche vorgesehen, gegen die das Gewicht geschlagen werden kann, so dass von der Stange ein Impuls auf das maulartige Werkzeug übertragen wird, das somit die Innennabe 7 auf den Wellenzapfen 4 schiebt bzw. von diesem abzieht.
Die in Figur 7 gezeigt Verbindungsanordnung ist nicht nur leichter und kompakter als herkömmliche Verbindungsanordnungen mit einer Wellenmutter, sondern ermöglicht es auch, den Wellenzapfen 4 klein zu halten. Hierdurch können vorteilhafterweise Lager 18 und Wellendichtringe 19 mit vergleichsweise kleinem Durchmesser eingesetzt werden.

Claims

Patentansprüche
1. Sicherungsring aus einem elastischen Material, insbesondere Federstahl, mit einem beispielsweise radial verlaufenden Schlitz, wobei der Sicherungsring ein Profil mit einem im Wesentlichen rechteckigen Querschnitt aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Kante des Profils mit einer definierten Schräge zur Montage und/oder Demontage des Sicherungs- rings versehen ist.
2. Sicherungsring, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine definierte Schräge an einer der beiden radial äußeren Kanten vorgesehen ist.
3. Sicherungsring, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass definierte Schrägen an beiden radial äußeren Kanten vorgesehen sind.
4. Sicherungsring, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine definierte Schräge in einem Winkel zwischen etwa 15° und etwa 35° gegenüber einer radialen Seitenfläche des Sicherungsrings geneigt verläuft.
5. Sicherungsring, insbesondere nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Schrägen in einem unterschiedlichen Winkel gegenüber einer radialen Seitenfläche des Sicherungsringes geneigt verlaufen.
6. Sicherungsring, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprü- che, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring in axialer Richtung gesehen eine nicht runde, vorzugsweise zu einer durch den Schlitz verlaufenden radialen Ebene spielsymmetrische, Form aufweist.
7. Sicherungsring, insbesondere nach Anspruch 6, dadurch gekenn- zeichnet, dass der Sicherungsring in axialer Richtung gesehen eine ovale oder elliptische Form aufweist.
8. Sicherungsring, insbesondere nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die an den Schlitz angrenzenden Enden des Sicherungs- rings radial nach innen gebogen sind.
9. Sicherungsring, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sicherungsring ein gewelltes, abgekantetes und/oder gezacktes Profil aufweist.
10. Verbindungsanordnung aus einem ersten Bauteil, das zumindest abschnittsweise eine im Wesentlichen zylindrische Außenfläche aufweist, und einem zweiten Bauteil, das zumindest abschnittsweise eine im Wesentlichen zylindrische Innenfläche zur Aufnahme der zylindrischen Außenfläche des ersten Bauteils aufweist, und mit einem Sicherungsring, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, der zur Verbindung der beiden Bauteile in einander zugeordneten Nuten in der Außenfläche und der Innenfläche einbringbar ist.
11. Verbindungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 10, dadurch ge- kennzeichnet, dass wenigstens eine der einander zugeordneten Nuten am Ü- bergang zu der Außen- oder Innenfläche eine definierte Schräge und/oder Abrundung aufweist.
12. Verbindungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 11 , dadurch ge- kennzeichnet, dass die wenigstens eine Schräge des Sicherungsrings und die wenigstens eine Schräge der Nuten derart aneinander angepasst sind, dass die Schrägen bei einer axialen Bewegung der beiden Bauteile relativ zu einander in Anlage kommen und den Sicherungsring radial nach innen oder radial nach außen drängend aufeinander gleiten.
13. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis
12, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und/oder das zweite Bauteil angrenzend an die Innen- bzw. Außenfläche wenigstens eine Einführschräge aufweist.
14. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis
13, wobei das erste Bauteil eine Welle oder einen Wellenzapfen im Antriebsstrang eines Fahrzeugs ist und das zweite Bauteil eine mit einer zentralen Öffnung versehene Innennabe eines Kugelgelenks ist.
15. Verbindungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Neigungswinkel der wenigstens einen definierten Schräge derart gewählt ist, dass die zum Lösen der Verbindung erforderliche Kraft größer als die maximal in dem Antriebsstrang in Folge Reibung und/oder Massenträgheit übertragbare axiale Kraft ist.
16. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Bauteil derart auf den Sicherungsring abgestimmt sind, dass die Verbindung bei einer auf den Antriebsstrang wirkenden Axialkraft von weniger als 50 kN definiert versagt.
17. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Bauteil derart aufeinander und auf den Sicherungsring abgestimmt sind, dass nach dem defi- nierten Versagen der Verbindung das erste und das zweite Bauteil mit einer auf den Antriebsstrang wirkenden Axialkraft von weniger als 5 kN teleskopartig ineinanderschiebbar ist.
18. Gelenkwelle in einem Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit wenigstens einer Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis
17, wobei das erste Bauteil eine Welle oder einen Wellenzapfen im Antriebsstrang ist und das zweite Bauteil eine mit einer zentralen Öffnung versehene Innennabe eines Kugelgelenks ist, dadurch gekennzeichnet, dass das erste und das zweite Bauteil derart aufeinander abgestimmt sind, dass bei einem Ver- sagen der Verbindungsanordnung die Gelenkwelle teleskopartig um wenigstens 250 mm, insbesondere um 300 mm, ineinanderschiebbar ist.
19. Gelenkwelle, insbesondere nach Anspruch 18 mit wenigstens zwei Verbindungsanordnungen nach einem der Ansprüche 10 bis 17, dadurch gekenn- zeichnet, dass das jeweils erste und das jeweils zweite Bauteil der Verbindungsanordnungen derart aufeinander abgestimmt sind, dass bei einem Versagen der Verbindungsanordnungen die Gelenkwelle teleskopartig insgesamt um wenigstens 250 mm, insbesondere um 300 mm, ineinanderschiebbar ist.
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