DE19512195A1 - Verbindungsanordnung für ein Achsrohr mit einem Rohrjoch einer steuerbaren Antriebsachse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Verbindungs­ anordnung eines Rohrjoches mit einem Achsrohr von steuer­ baren Antriebsachsen in Fahrzeugen.

Die Verbindung von metallischen Achsrohren mit Rohrjochen, die einer Antriebsanordnung zugeordnet sind, wird haupt­ sächlich durch Schweißen des Achsrohres an das Rohrjoch durchgeführt. Gewöhnlich hat das Achsrohr einen gleich­ mäßigen Außendurchmesser und eine gleichmäßige Jochbohrung. Beim Einpressen des Achsrohres in das Rohrjoch wird der Außendurchmesser des Achsrohres am Innenrand des Rohrjoches kreisförmig verschweißt. Dieses Schweißverfahren beim Be­ festigen des Achsrohres am Rohrjoch ist relativ teuer und muß mit hoher Genauigkeit ausgeführt werden. Ferner bedingt das Schweißverfahren die Verwendung gleicher Materialien für das Rohrjoch und das Achsrohr, da das Verschweißen von unterschiedlichen Materialien relativ schwierig ist und häufig zu einer galvanischen Korrosion führt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen ver­ besserten Aufbau und ein verbessertes Verfahren zur Be­ festigung des Achsrohres an einem Rohrjoch an steuerbaren Antriebsachsen zu schaffen, ohne die zwei zu verbindenden Teile zu verschweißen.

Erfindungsgemäß ist hierzu eine Antriebsanordnung vorgesehen mit einem Rohrjoch mit einer Bohrung zur Aufnahme und Kopplung mit einem Achsrohr, wobei die beiden Teile mit Hilfe eines Festsitzes ohne Schweißen miteinander verbunden werden. Das Rohr und das Joch werden dann in üblicher Weise mit einem Achsgetriebegehäuse zusammengebaut.

Es werden hierdurch teure Schweißverfahren vermieden, und es können gleiche Materialien für das Rohrjoch und das Achs­ rohr verwendet werden, ohne daß die Gefahr von Korrosionen zwischen den Teilen besteht.

Die Erfindung umfaßt eine Verzahnungs-Verbindung von Achs­ rohr und Joch als Teil einer Antriebsanordnung. Ein Achsrohr mit einer Längsachse hat ein erstes Ende, das mit dem Achs­ getriebegehäuse verbunden ist, während ein zweites Ende mit dem Rohrjoch als Teil des Antriebszuges verbunden ist. Das Achsrohr hat eine Mehrzahl von entsprechenden ersten Zähnen, die an seiner Außenfläche ausgebildet sind. Das Rohrjoch hat eine Bohrung mit einem Innendurchmesser, an wel­ chem eine Mehrzahl von zweiten Zähnen ausgebildet ist. Ent­ weder die ersten oder die zweiten Zähne sind so geformt, daß sie im wesentlichen parallel zur Längsachse des Achsrohres verlaufen, während die andere Gruppe von Zähnen so ausgebil­ det ist, daß sie längs einer Schraubenlinie verlaufen. Die ersten und zweiten Zähne stehen derart in Eingriff miteinan­ der, daß der Schraubenwinkel der Schraubenlinie an einer der Zahngruppen einen Preßsitz zwischen den kämmenden Zähnen er­ zeugt, um das Achsrohr in operativer Verbindung mit dem Rohr­ joch zu halten.

Die Erfindung umfaßt ferner ein Verfahren zum Verbinden eines Achsrohres mit einem Rohrjoch in einem Fahrzeugantriebszug, wobei ein Abschnitt einer äußeren Verzahnung an der Außen­ fläche eines Achsrohres an einem ersten Ende gebildet wird, wobei die Außenverzahnung eine vorgegebene Ausrichtung be­ züglich der Länge des Achsrohres hat. Danach wird eine hier­ mit kämmende Verzahnung an der Innenfläche der Rohrjoch­ bohrung ausgebildet. Wenigstens ein Satz der Verzahnungen er­ streckt sich längs einer Schraubenlinie in einer Ausrichtung, die verschieden von derjenigen des anderen Satzes der Ver­ zahnungen ist. Das Achsrohr wird in die Bohrung des Rohr­ joches mit vorgegebener Kraft eingesetzt, um einen Preß­ sitz zwischen den schraubenlinienförmig verlaufenden Zähnen und den anderen Zähnen zu schaffen, um das Achsrohr in ope­ rativer Verbindung mit dem Rohrjoch zu halten.

Eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung wird nach­ folgend anhand der Zeichnung erläutert, in der

Fig. 1 eine teilweise perspektivische und auseinandergezogene Ansicht der Ver­ bindung des Achsrohres mit dem Rohrjoch­ abschnitt zeigt.

Fig. 2 zeigt einen Schnitt längs der kämmen­ den Verbindung zwischen dem Achsrohr und dem Rohrjoch nach Fig. 1.

Ein Achsrohr 10, das einen Teil einer steuerbaren Antriebs­ achse eines Fahrzeuges bildet, wird mit einem Rohrjoch 12 verbunden. Das Achsrohr 10 kann aus Stahl oder aus einem an­ deren geeigneten Material hergestellt sein, während das Rohr­ joch aus einem anderen Material, z. B. Gußeisen, bestehen kann. Das Achsrohr 10 hat ein erstes Ende 14, das mit einem ringförmigen Flansch eines Differentialgehäuses der Achsen­ anordnung verbunden ist. Ein zweites Ende 16 ist in eine Bohrung 18 in einer Nabe 20 des Rohrjoches 12 einsetzbar. Von der Nabe 20 geht ein Paar Jochohren 22 aus, die eine Kopplung des Rohrjoches 12 mit einem Fahrzeugrad ermöglichen, wie an sich bekannt ist. Das Ende 16 des Achsrohres 10 ist ein Stück weit mit einer Keilverzahnung 24 versehen, die an der Außenoberfläche angrenzend an das Ende 16 des Achsrohres 10 ausgebildet ist. Die Bohrung 18 in der Nabe 20 des Rohr­ joches 12 ist mit einem keilverzahnten Abschnitt 26 ver­ sehen zur Verbindung mit dem Ende 16 des Achsrohres 10. Das Ende 16 des Achsrohres 10 ist in der Rohrbohrung 18 mit Hilfe eines Festsitzes zwischen den kämmenden Verzahnungen 24 und 26 gehalten mit einem Festsitz-Übermaß von einigen hundertstel Millimetern. Der Festsitz zwischen dem Achsrohr 10 und dem Rohrjoch 12 kann große Drehmomente übertragen. Um einen guten Festsitz zwischen der außenverzahnten Oberfläche 24 des Achsrohres 10 und dem innenverzahnten Abschnitt 26 des Rohrjoches 12 zu erhalten, ist eine der Verzahnungen 24 oder 26 unter einem leichten Schraubenwinkel ausgeführt gegen­ über der anderen Verzahnung der Verbindung. Beispielsweise, wie Fig. 1 zeigt, sind die Verzahnungen 24 des Achsrohres 10 in einer Schraubenlinienform ausgeführt, wobei der Winkel der Schraubenlinie in einem Bereich bis zu 1° liegt, mit einem bevorzugten Schraubenwinkel von 15′. Die hiermit käm­ menden Zähne 26 im Rohrjoch 12 sind geradlinig ausgebildet, so daß beim Einsetzen des Achsrohrendes 16 in die Bohrung 18 durch den Festsitz zwischen den beiden Verzahnungen das Achs­ rohr 10 und das Rohrjoch 12 miteinander gekoppelt werden, wodurch eine axiale oder rotierende relative Bewegung zwi­ schen diesen Teilen verhindert wird. Der leichte Schrauben­ winkel bei einer der Verzahnungen bewirkt eine erhöhte Inter­ ferenz zwischen den Verzahnungen, wenn das Ende des Achsrohres 10 in die Bohrung 18 des Rohrjoches eingeführt wird.

Wie Fig. 2 zeigt, bilden die schraubenlinienförmigen Ver­ zahnungen 24 einen Festsitz zwischen der Innenverzahnung 26 des Rohrjoches 12. Der leichte Schraubenwinkel der Verzahnung 24 schafft einen Festsitz zwischen einer ersten Seite 30 der Außenverzahnung 24 und einer Seite 32 der Innenverzahnung 26 und ebenso einen Festsitz längs eines Abschnittes der gegen­ überliegenden Verzahnungsseite 34 mit der gegenüberliegenden Verzahnungsseite 36 des Achsrohres 10 und des Rohrjoches 12. Der leichte Schraubenwinkel der Verzahnung 24 schafft einen kleinen Raum 38 zwischen dem Festsitz der Verzahnungen 24 und 26, wenn die Verzahnungen miteinander in Eingriff sind. In die kleinen Zwischenräume 38 kann ein Klebstoff einge­ bracht werden, um eine feste Halterung des Achsrohres 10 am Rohrjoch 12 zu bewirken. Die schmalen Lücken, die durch den Festsitz der Verzahnungen geschaffen werden, erlauben die Einführung eines geeigneten Klebstoffes, zur Verbindung der Verzahnungen miteinander in dieser Weise. Ein geeigneter Klebstoff zur Verbindung des Achsrohres 10 mit dem Rohrjoch 12 ist ein hochfester anaerobischer Klebstoff für metalli­ sche Teile, wie z. B. "PermaBond HH040", der von der Natio­ nal Starch and Chemical Corporation hergestellt wird.

Nach einer bevorzugten Herstellungsmethode wird das Achsrohr 10 aus Stahl geformt, und die Verzahnung 24 wird in den Außen­ durchmesser des Rohres 10 eingewalzt. In gleicher Weise wird das Rohrjoch 12 aus einem Gußeisenrohling gebildet, und im Innen­ durchmesser der Nabe 20 wird die Verzahnung 26, z. B. durch Räumen, hergestellt. Danach kann das Klebmittel auf die Ver­ zahnung 24 des Achsrohres 10 aufgebracht werden, und das Ende 16 wird in die Bohrung 18 eingeschoben, so daß die Verzahnung 24 kämmend in Eingriff mit der Verzahnung 26 tritt. Beim Ein­ setzen des Achsrohres 10 in das Rohrjoch 12 wird das Kleb­ mittel über die Verbindungsbereiche der Verzahnungen 24 und 26 verteilt, und es füllt praktisch die Zwischenräume 38 bei der Bildung des Festsitzes aus. Nach dem Aushärten oder Trocknen des Klebstoffes 40 wird die Einheit aus Achsrohr und Rohrjoch mit geeigneten Federsitzen und Aufhängebügeln versehen und dann mit dem Achsgetriebegehäuse zusammengebaut. Die oberen und unteren Jochohren 22 des Rohrjoches 12 werden dann mit ge­ eigneten Kugelpfannen, Verbindungsstiften oder Anlenkzapfen versehen, während das Joch in üblicher Weise mit einer Welle verbunden wird.

Das Achsrohr und das Rohrjoch bilden eine Verbindung, welche das zu erwartende Drehmoment bestens übertragen kann. Bei der Verbindung und bei dem Verfahren zu ihrer Herstellung braucht nicht geschweißt zu werden, weshalb unterschiedliche Materia­ lien für das Achsrohr 10 und das Rohrjoch 12 verwendet wer­ den können. Die Herstellung wird dadurch vereinfacht und ist kostengünstiger.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung können auch beide Verzahnungen schraubenlinienförmig ausgebildet sein, derart, daß jede der beiden Verzahnungen längs einer Schraubenlinie verläuft, wobei die Schraubenlinien bzw. die Schraubenlinienwinkel entgegengesetzt zueinander verlaufen bzw. liegen.

Claims (7)

1. Verbindungsanordnung für ein Achsrohr und ein Rohr­ joch einer steuerbaren Antriebsachse, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Achsrohr ein erstes und ein zwei­ tes Ende sowie eine Längsachse hat, wobei das erste Ende an einem Achsgetriebegehäuse und das zweite En­ de an dem Rohrjoch befestigt ist, daß ferner das Achsrohr einen Abschnitt einer ersten Verzahnung am zweiten Ende und das Rohrjoch eine Nabe mit einer Bohrung aufweist, deren Innendurchmesser mit einer zweiten Verzahnung versehen ist, daß wenigstens eine der beiden Verzahnungen sich längs einer Schrau­ benlinie erstreckt, wobei die erste und die zweite Verzahnung in Eingriff stehen, derart, daß der Schraubenwinkel der Schraubenlinie einen Festsitz zwischen den beiden Verzahnungen bewirkt, um das Achsrohr in einer festen Position relativ zum Rohr­ joch zu halten.

2. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Rohrjoch aus einem nicht-wärme­ behandelten Gußeisen hergestellt ist.

3. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Achsrohr aus einem Stahlmaterial hergestellt ist.

4. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schraubenwinkel unter 1° liegt, wo­ durch ein Festsitz mit einem Toleranzbereich von 0,05 mm gebildet wird. (0,002′′).

5. Verbindungsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Schraubenwinkel 15′ von 1° beträgt.

6. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die schraubenlinienförmige Aus­ bildung der einen Verzahnung eine Mehrzahl von Zwischenräumen zwischen den beiden Verzahnungen bei der Bildung des Festsitzes bewirkt, daß ferner ein Klebstoff zwischen beiden Verzahnungen einge­ bracht wird, derart, daß diese Zwischenräume im wesentlichen ausgefüllt sind und weiterhin die bei­ den Verzahnungen in einer fixierten Position zu­ sammengehalten sind.

7. Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß beide Verzahnungen längs einer schraubenlinienförmigen Bahn verlaufen, wobei die Schraubenlinien entgegengesetzt zueinander liegen, so daß beim Eingriff der beiden Verzahnungen mit­ einander der Schraubenwinkel jeder Schraubenlinie einen Festsitz zwischen den beiden Verzahnungen schafft, um das Achsrohr in einer festen Position relativ zum Rohrjoch zu halten.