WO2010111990A1 - Verbindungsanordnung zwischen wellenzapfen und gleichlaufdrehgelenk - Google Patents

Verbindungsanordnung zwischen wellenzapfen und gleichlaufdrehgelenk Download PDF

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Volker Szentmihalyi
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    • Y10T403/70—Interfitted members
    • Y10T403/7062—Clamped members

Definitions

  • the invention relates to a connection arrangement between a shaft journal and a constant velocity universal joint with an inner joint part and an outer joint part, wherein the shaft journal rotationally engages in the inner joint part, wherein the shaft journal and the constant velocity joint are two components.
  • the object of the invention is to propose an alternative connection arrangement to the prior art.
  • the object is achieved in that at least one clamping sleeve is provided that the clamping sleeve is axially secured on one of the components, and that the clamping sleeve has at least one elastic element which can be latched to a contour of the other component.
  • the clamping sleeve thus takes place the backup between the shaft and joint via a clamping sleeve which is axially secured on a component and engages in a contour of the other component, i. de facto also axially secured.
  • the clamping sleeve is fixed in both components - in the installed state - against axial movement and thus clamped both components against each other.
  • the at least one elastic element allows the transition to the fixed state during assembly.
  • An embodiment of the invention provides that the shaft journal is axially fixed.
  • the shaft journal usually allows the assembly with the Joint no longer axial movements, so that it is fixed in the axial position.
  • An embodiment of the invention includes that the axial securing of the bracing sleeve takes place on one of the components via the elastic element.
  • An embodiment of the invention provides that the elastic element is integral with the bracing sleeve.
  • An embodiment of the invention includes that the bracing sleeve has at least two elastic elements.
  • the bracing sleeve thus preferably has a plurality of elastic elements.
  • the at least two elastic elements are radially elastic elements distributed over the circumference of the bracing sleeve, in particular tongues, lobes, claws or the like.
  • An embodiment of the invention includes that the at least two elastic elements engage in the axial direction positively against the two components.
  • the two components or their contours and the configuration of the bracing sleeve or in particular of the elastic elements are thus matched to one another in such a way that a positive connection results.
  • An embodiment of the invention provides that the at least two elastic elements clamp the two components in the axial direction. This is preferably the direction of the axis, which is defined by the shaft associated shaft. An embodiment of the invention includes that the two components are clamped towards each other in the axial direction.
  • An embodiment of the invention provides that the bracing sleeve at least one, in particular radially inwardly extending,
  • the securing area is the radially inwardly extending edges of the elastic elements, which are configured in particular tongue-shaped.
  • An embodiment of the invention includes that the axial securing of the bracing sleeve on one of the components takes place by axially pushing the bracing sleeve along a first, in particular axial displacement region on the component and engaging the at least one securing region into a region reduced in diameter relative to the displacement region.
  • the component has a groove which encircles the outer surface of the component and into which the securing region of the clamping sleeve is introduced. This introduction is made possible, in particular, by the elastic elements which allow the movement over the area of larger diameter.
  • An embodiment of the invention provides that the engagement of the clamping sleeve secured axially on one of the components on the other component takes place after covering a second, in particular axial, displacement region on the other component in a contour having a reduced diameter compared to the second displacement region ,
  • the other component has, for example, an edge with a smaller diameter, which is arranged behind an initial region of the other component with a larger diameter.
  • the bracing sleeve at the end region, which over the other component pushed a suitable bevel on.
  • the clamping sleeve has, at the end facing the other component, a second securing region, which engages in the contour of the other component after the second sliding region has been covered.
  • An embodiment of the invention includes that the bracing sleeve is secured axially on one of the joint parts.
  • An embodiment of the invention provides that the bracing sleeve is axially secured on the inner joint part.
  • An embodiment of the invention includes that the bracing sleeve is axially secured on the outer joint part.
  • An embodiment of the invention provides that the clamping sleeve is secured axially on the shaft journal.
  • the invention relates to a propeller shaft for a drive train of a vehicle having at least one connection arrangement according to one of the aforementioned embodiments.
  • FIGS. 2 a) to c) representations of a first variant of a bracing sleeve
  • FIGS. 3 a) to c) Representations of a second variant of the bracing sleeve.
  • the shaft journal 1 has a contour which allows the locking sleeve 4 to engage. In the embodiment shown here, this is a groove 7, which is introduced in the here substantially rotationally symmetrical shaft of the shaft.
  • the bracing sleeve 4 is pulled over the first displacement region V1 until the securing region 6 engages in the groove 7 due to its smaller diameter and is secured there against axial movement.
  • the displacement along the first displacement region V1 is made possible by the elastic elements of the bracing sleeve 4, which allow a widening of the inner radius of the bracing 4 for the displacement.
  • the constant velocity universal joint 2, of which only the inner joint part 3 is shown here is slipped over the shaft journal 1 or the journal 1 is introduced into the inner joint part 3.
  • the inner diameter of the bracing sleeve 4 is also widened by the elastic elements, and the sleeve 4 can be pushed over the end of the constant velocity universal joint 2 along the second displacement region V2 ,
  • the clamping sleeve 4 has a corresponding chamfer. If the end of the bracing sleeve 4 reaches the edge 8 of the constant velocity universal joint 2, then the second securing region, which is reproduced here as a narrow step, snaps.
  • connection according to the invention via the bracing sleeve 4 makes it possible, in particular, to loosen the connection again. This is done, for example, by an axial pressing, whereby the elastic elements 5 when crossing a certain path again from one of the contours of the two components, i. either from the groove 7 or the edge 8, disengage.
  • FIG. 2 shows a variant of the bracing sleeve 4.
  • Fig. 2 a is a spatial representation to see.
  • the clamping sleeve 4 is similar to a milk bottle closure, the center of which has a - here circular - recess.
  • the backup area 6 which is a radially inwardly extending edge.
  • the securing region 6 has recesses which, in conjunction with the configuration of the material used, contribute to the securing region 6 also functioning as elastic elements 5.
  • These elastic elements 5 can be bent radially outwards and thus allow a displacement of the bracing sleeve 4 along a region having a larger outer diameter than the inner diameter of the bracing sleeve 4 or the securing region 6.
  • the elements 5 are in particular elastically deformable, so that they in ideally snapping back into a smaller diameter area. Also the
  • the Fign. 3 a) to c) show analogous to FIGS. 2 a) to c) a second

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen (1) und einem Gleichlaufdrehgelenk (2) mit einem Gelenkinnenteil (3) und einem Gelenkaußenteil, wobei der Wellenzapfen (1) in eines der Gelenkteile (3) verdrehfest eingreift, wobei es sich bei dem Wellenzapfen und dem Gleichlaufdrehgelenk um zwei Bauteile handelt. Die Erfindung beinhaltet, dass mindestens eine Verspannhülse (4) vorgesehen ist, dass die Verspannhülse auf einem der Bauteile axial gesichert ist, und dass die Verspannhülse wenigstens ein elastisches Element (5) aufweist, welches an einer Kontur des anderen Bauteils einrastbar ist.

Description

Verbindungsanordnung zwischen Wellenzapfen und Gleichlaufdrehgelenk
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkinnenteil und einem Gelenkaußenteil, wobei der Wellenzapfen in das Gelenkinnenteil verdrehfest eingreift, wobei es sich bei dem Wellenzapfen und dem Gleichlaufdrehgelenk um zwei Bauteile handelt.
Die Offenlegungsschrift WO 2009/012767 beschreibt eine gattungsgemäße Verbindungsanordnung.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine alternative Verbindungsanordnung zum Stand der Technik vorzuschlagen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass mindestens eine Verspannhülse vorgesehen ist, dass die Verspannhülse auf einem der Bauteile axial gesichert ist, und dass die Verspannhülse wenigstens ein elastisches Element aufweist, welches an einer Kontur des anderen Bauteils einrastbar ist. Gemäß der Erfindung findet somit die Sicherung zwischen Welle und Gelenk über eine Verspannhülse statt, welche auf einem Bauteil axial gesichert ist und in eine Kontur des anderen Bauteils einrastet, d.h. de facto ebenfalls axial gesichert ist. Mit anderen Worten: die Verspannhülse ist in beiden Bauteilen - im eingebauten Zustand - gegenüber axialen Bewegungen fixiert und verspannt somit beide Bauteile gegeneinander. Das mindestens eine elastische Element erlaubt dabei bei der Montage den Übergang zum fixierten Zustand.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass der Wellenzapfen axial festgelegt ist. Der Wellenzapfen erlaubt zumeist bei der Montage mit dem Gelenk keine axialen Bewegungen mehr, so dass er in der axialen Position festgelegt ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die axiale Sicherung der Verspannhülse auf einem der Bauteile über das elastische Element erfolgt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das elastische Element einstückig ist mit der Verspannhülse.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Verspannhülse mindestens zwei elastische Elemente aufweist. Die Verspannhülse weist somit vorzugsweise mehrere elastische Elemente auf.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass es sich bei den mindestens zwei elastischen Elementen um über den Umfang der Verspannhülse verteilte radial federnde elastische Elemente, insbesondere um Zungen, Lappen, Krallen oder dergleichen, handelt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die mindestens zwei elastischen Elemente in Achsrichtung formschlüssig an den zwei Bauteilen angreifen. Die zwei Bauteile bzw. deren Konturen und die Ausgestaltung der Verspannhülse bzw. insbesondere der elastischen Elemente sind somit derartig aufeinander abgestimmt, dass sich ein Formschluss ergibt.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die mindestens zwei elastischen Elemente die zwei Bauteile in Achsrichtung verspannen. Dabei handelt es sich vorzugsweise um die Richtung der Achse, welche von der dem Wellenzapfen zugehörigen Welle definiert wird. Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die zwei Bauteile in Achsrichtung aufeinander zu verspannbar sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verspannhülse mindestens einen, insbesondere radial nach innen verlaufenden,
Sicherungsbereich aufweist. Bei dem Sicherungsbereich handelt es sich in einer Ausgestaltung um die radial nach innen verlaufende Kanten der elastischen Elemente, welche insbesondere zungenförmig ausgestaltet sind.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die axiale Sicherung der Verspannhülse auf einem der Bauteile durch axiales Aufschieben der Verspannhülse entlang eines ersten, insbesondere axialen Verschiebebereiches auf dem Bauteil und Einrasten des mindestens einen Sicherungsbereichs in einen im Durchmesser gegenüber dem Verschiebebereich verringerten Bereich erfolgt. Das Bauteil weist in einer Ausgestaltung eine die Außenfläche des Bauteils umlaufende Nut auf, in welche der Sicherungsbereich der Verspannhülse eingebracht wird. Dieses Einbringen wird insbesondere durch die elastischen Elemente ermöglicht, welche das Verschieben über den Bereich mit größeren Durchmesser erlauben.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass das Einrasten der auf einem der Bauteile axial gesicherten Verspannhülse auf dem anderen Bauteil nach dem Zurücklegen eines zweiten, insbesondere axialen, Verschiebebereiches auf dem anderen Bauteil in eine im Durchmesser gegenüber dem zweiten Verschiebebereich einen verringerten Durchmesser aufweisende Kontur erfolgt. Das andere Bauteil weist beispielsweise eine Kante mit einem kleineren Durchmesser auf, welche hinter einem Anfangsbereich des anderen Bauteils mit größerem Durchmesser angeordnet ist. In einer Ausgestaltung weist die Verspannhülse an dem Endbereich, welcher über das andere Bauteil geschoben wird, eine passende Fase auf. Insbesondere verfügt die Verspannhülse an dem dem anderen Bauteil zugewandten Ende über einen zweiten Sicherungsbereich, welcher nach dem Zurücklegen des zweiten Verschiebebereichs in die Kontur des anderen Bauteils einrastet.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Verspannhülse an einem der Gelenkteile axial gesichert ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verspannhülse auf dem Gelenkinnenteil axial gesichert ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung beinhaltet, dass die Verspannhülse auf dem Gelenkaußenteil axial gesichert ist.
Eine Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, dass die Verspannhülse auf dem Wellenzapfen axial gesichert ist.
Weiterhin bezieht sich die Erfindung auf eine Gelenkwelle für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit wenigstens einer Verbindungsanordnung gemäß einer der vorgenannten Ausgestaltungen.
Die Erfindung wird anhand einiger in den Figuren dargestellter Ausführungsbeispiele näher erläutert. Dabei zeigen:
Fig. 1 : einen Schnitt durch eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung,
Fign. 2 a) bis c): Darstellungen einer ersten Variante einer Verspannhülse, und
Fign. 3 a) bis c): Darstellungen einer zweiten Variante der Verspannhülse. Anhand des Schnittes der Ausgestaltung der Fig. 1 soll prinzipiell die Erzeugung der erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung beschrieben werden. Für weitere Details sei hier auf die Offen leg ungsschrift WO 2009/012767 verwiesen. Der Wellenzapfen 1 verfügt über eine Kontur, welche das Einrasten der Verspannhülse 4 erlaubt. In der hier gezeigten Ausgestaltung handelt es sich dabei um eine Nut 7, welche in dem hier im Wesentlichen rotationssymmetrischen Schaft der Welle eingebracht ist. In einem ersten Schritt wird somit die Verspannhülse 4 über den ersten Verschiebebereich V1 gezogen, bis der Sicherungsbereich 6 in die Nut 7 aufgrund dessen kleineren Durchmessers einrastet und dort gegenüber einer axialen Bewegung gesichert ist. Das Verschieben längs des ersten Verschiebebereichs V1 wird dabei durch die elastischen Elemente der Verspannhülse 4 ermöglicht, welche für das Verschieben eine Aufweitung des Innenradius der Verspanneinheit 4 erlauben. Im nächsten Schritt wird das Gleichlaufdrehgelenk 2, von welchem hier nur das Gelenkinnenteil 3 dargestellt ist, über den Wellenzapfen 1 gestülpt bzw. wird der Wellenzapfen 1 wird in das Gelenkinnenteil 3 eingebracht. Kommt der Endbereich des Gleichlaufdrehgelenks 2 in Kontakt mit dem ihm zugewandten Ende der Verspannhülse 4, so wird dort durch die elastischen Elemente ebenfalls der Innendurchmesser der Verspannhülse 4 erweitert, und die Hülse 4 lässt sich längs des zweiten Verschiebebereichs V2 über das Ende des Gleichlaufdrehgelenks 2 schieben. Hierfür verfügt vorzugsweise die Verspannhülse 4 über eine entsprechende Fase. Erreicht das Ende der Verspannhülse 4 die Kante 8 des Gleichlaufdrehgelenks 2, so schnappt der zweite Sicherungsbereich, der hier als schmaler Absatz wiedergegeben ist, ein. Damit geht einher, dass die Kontur des Gleichlaufdrehgelenk 2, die Ausgestaltung des Wellenzapfens 1 und die Ausgestaltung der Verspannhülse passend aufeinander abgeglichen sind. Wie zu erkennen, entspricht hier die Höhe der Verspannhülse 4 dem Abstand zwischen den einander zugewandten und über die Verspannhülse 4 miteinander verbundenen Endbereichen der Abschnitte der Konturen der beiden Bauteile - Wellenzapfen 1 und Gleichlaufdrehgelenk 2 -, in welche die Verspannhülse 4 jeweils einrastet.
Da beide Bauteile hier axial gegeneinander verspannt sind, lässt sich die Reihenfolge des Zusammenbaus auch umkehren. Durch die erfindungsgemäße Verbindung über die Verspannhülse 4 lässt sich insbesondere auch die Verbindung wieder lösen. Dies geschieht beispielsweise über ein axiales Abdrücken, wodurch die elastischen Elemente 5 beim Überschreiten eines bestimmten Weges wieder aus einer der Konturen der beiden Bauteile, d.h. entweder aus der Nut 7 oder der Kante 8, ausrasten.
Die Fig. 2 zeigt eine Variante der Verspannhülse 4. In der Fig. 2 a) ist eine räumliche Darstellung zu sehen. Die Verspannhülse 4 gleicht einem Milchflaschenverschluss, dessen Mitte eine - hier kreisförmige - Aussparung aufweist. Zu sehen ist hier der Sicherungsbereich 6, welcher eine radial nach innen verlaufende Kante ist. Der Sicherungsbereich 6 weist Ausnehmungen auf, welche in Verbindung mit der Ausgestaltung des verwendeten Materials dazu beitragen, dass der Sicherungsbereich 6 auch als elastische Elemente 5 fungiert. Diese elastischen Elemente 5 lassen sich radial nach außen biegen und erlauben damit ein Verschieben der Verspannhülse 4 längs eines Bereichs mit einem größeren Außendurchmesser als der Innendurchmesser der Verspannhülse 4 bzw. des Sicherungsbereichs 6. Die Elemente 5 sind dabei insbesondere elastisch verformbar, so dass sie in einem Bereich mit kleinerem Durchmesser idealerweise wieder einschnappen. Auch die
Längsseiten der Verspannhülse 4 weisen hier Einkerbungen auf. Diese sind im Schnitt längs der Linie A-A der Draufsicht der Fig. 2 c) in der Fig. 2 b) zu erkennen. Diese Aussparungen in der Höhe der Verspannhülse 4 erzeugen elastische Elemente an diesem Ende der Verspannhülse 4, so dass die Hülse 4 auch mit diesem Ende über Bereiche mit größerem Durchmesser gezogen werden kann, auf dass der dem ersten Sicherungsbereich axial gegenüberliegende zweite Sicherungsbereich, der hier als schmale Kante zu erkennen ist, in eine weitere Kontur eines Bauteils einrasten kann.
Die Fign. 3 a) bis c) zeigen analog zu den Fign. 2 a) bis c) eine zweite
Variante der Verspannhülse 4. In dieser Ausgestaltung sind die Einkerbungen an den beiden Rändern der Hülse 4 tiefer als in der Variante der Fign. 2 ausgeführt (siehe insbesondere Fig. 3 b)). Dadurch ergibt sich eine größere federnde Wirkung der elastischen Elemente 5.

Claims

Patentansprüche
1. Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkinnenteil und einem Gelenkaußenteil, wobei der Wellenzapfen in eines der Gelenkteile verdrehfest eingreift, wobei es sich bei dem Wellenzapfen und dem Gleichlaufdrehgelenk um zwei Bauteile handelt, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Verspannhülse vorgesehen ist, dass die Verspannhülse auf einem der Bauteile axial gesichert ist, und dass die Verspannhülse wenigstens ein elastisches Element aufweist, welches an einer Kontur des anderen Bauteils einrastbar ist.
2. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenzapfen axial festgelegt ist.
3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Sicherung der Verspannhülse auf einem der Bauteile über das elastische Element erfolgt.
4. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das elastische Element einstückig ist mit der Verspannhülse.
5. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannhülse mindestens zwei elastische Elemente aufweist.
6. Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass es sich bei den mindestens zwei elastischen Elementen um über den Umfang der Verspannhülse verteilte radial federnde elastische Elemente, insbesondere um Zungen, Lappen, Krallen oder dergleichen, handelt.
7. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elastischen Elemente in Achsrichtung formschlüssig an den zwei Bauteilen angreifen.
8. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die mindestens zwei elastischen Elemente die zwei Bauteile in Achsrichtung verspannen.
9. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die zwei Bauteile in Achsrichtung aufeinander zu verspannbar sind.
10. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannhülse mindestens einen, insbesondere radial nach innen verlaufenden, Sicherungsbereich aufweist.
11. Verbindungsanordnung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die axiale Sicherung der Verspannhülse auf einem der Bauteile durch axiales Aufschieben der Verspannhülse entlang eines ersten, insbesondere axialen, Verschiebebereiches auf dem Bauteil und Einrasten des mindestens einen Sicherungsbereichs in einen im Durchmesser gegenüber dem Verschiebebereich verringerten Bereich erfolgt.
12. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass das Einrasten der auf einem der Bauteile axial gesicherten Verspannhülse auf dem anderen Bauteil nach dem Zurücklegen eines zweiten, insbesondere axialen, Verschiebebereiches auf dem anderen Bauteil in eine im Durchmesser gegenüber dem zweiten Verschiebebereich einen verringerten Durchmesser aufweisende Kontur erfolgt.
13. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannhülse an einem der Gelenkteile axial gesichert ist.
14. Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Verspannhülse auf dem Wellenzapfen axial gesichert ist.
15. Gelenkwelle für einen Antriebsstrang eines Fahrzeugs mit wenigstens einer Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 14.
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