DE19702682A1 - Achs- und/oder Winkelversatz ausgleichender Antriebsverbindung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Achs- und/oder Winkelversatz ausgleichende Antriebsverbindung zwischen einer elastisch gelagerten Verbrennungskraftmaschine als Antrieb für insbesondere ein Nutzfahrzeug und einem nachgeschalteten Getriebe, bestehend aus einem am Schwungrad der Verbrennungs­ kraftmaschine befestigten Drehschwingungsdämpfer mit einem abtriebsseitigen Kupplungsglied und einer damit in drehfester Verbindung stehenden Welle.

Bei Nutzfahrzeugen, wie z. B. Ackerschlepper, die in Halb­ rahmenbauweise aufgebaut sind, ist der Antriebsmotor, in der Regel eine Diesel-Verbrennungskraftmaschine, elastisch auf einem Rahmen gelagert, der am Getriebegehäuse angeflanscht ist. Der Antriebsmotor und das Getriebegehäuse sind im Abstand voneinander angeordnet, um Raum zur Verfügung zu stellen für an der Stirnseite des Getriebegehäuses angeflanschte Nebenabtriebe, wie z. B. Hydropumpen, die Drucköl für den Kraftheber, die Lenkeinrichtung und Getriebeschmierung liefern.

Um Achs- und Winkelversatz zwischen Motorausgangswelle und Getriebeeingangswelle auszugleichen, erfolgt die Kraftübertra­ gung vom Antriebsmotor zum Getriebe über eine Gelenkwelle mit Längenausgleich, die über großflächige Flansche mit der Motor­ ausgangswelle und der Getriebeeingangswelle gekuppelt sind (siehe DE 38 34 919 A1). Wegen des Platzbedarfes dieser Flanschverbindungen können die erwähnten Hydropumpen nicht so nahe beieinander angeordnet werden, wie dies ihre Außenabmessungen eigentlich zuließen. Um den Abstand zu überbrücken, sind im Getriebe größere Pumpenantriebszahnräder erforderlich, die wiederum die Breite des Getriebegehäuses in unerwünschter Weise vergrößern.

Mit dem erhöhten Platzbedarf der Hydropumpen geht außerdem eine entsprechende Verbreiterung des Halbrahmens einher, die ebenfalls höchst unerwünscht ist, da hierdurch die Größe des Einschlagwinkels der gelenkten Vorderräder eingeschränkt wird.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Antriebsverbindung der Eingangs beschriebenen Art zu schaffen, die es gestattet, die Hydropumpen in größerer Nähe zur Getriebeeingangswelle anzuordnen als bisher, um die Breitenabmessungen sowohl des Getriebegehäuses als auch die des Halbrahmens zu verringern.

Die Lösung dieser Aufgabe wird darin erblickt, daß

• a) die Welle in ihrem einen Endbereich bei einer Einstecklänge L über eine steckbare Bogenverzahnung mit der Eingangswelle des Getriebes drehfest verbunden und in dieser Betriebsposi­ tion axial festgelegt ist,
• b) der brennkraftmaschinenseitige Endbereich der Welle in der Betriebsposition über eine Kugelfläche zentrisch gelagert ist und
• c) der Welle in ihrem brennkraftmaschinenseitigen Endbereich ein derartiger Freiraum zugeordnet ist, daß sie nach dem Aufheben ihrer axialen Festlegung aus ihrer Betriebsposition zumindest über die Strecke L in Richtung auf die Brennkraftmaschine verschiebbar ist.

Eine solche Antriebsverbindung ermöglicht nicht nur eine kompaktere Bauweise des gesamten Schlepperrumpfes, sondern ist infolge Ersatz der teuren Gelenkwelle durch einfach zu fertigende Welle und wenige andere Teile erheblich kostengünstiger. Vor allem ist aber die Montage und Demontage der Antriebsverbindung in kürzerer Zeit, mühelos und ohne Fehlmontage durchzuführen, weil hierfür im wesentlichen ein Steckvorgang mit der Welle genügt.

Eine bezüglich Montage und Demontage der Antriebsverbindung einfachste und schnellste Ausführungsform zeichnet sich dadurch aus, daß die drehfeste Verbindung zwischen dem abtriebsseitigen Kupplungsglied und der Welle durch eine Verzahnung realisiert ist, wobei das Kupplungsglied mit einer Geradverzahnung und eine Nabe der Welle mit einer Bogenverzahnung versehen ist.

Damit die Nabe bei höheren Antriebsdrehzahlen keine radiale Auslenkung erfährt, ist im Bereich der Nabe die Welle im freien, kugelförmig ausgebildeten Endbereich eines am Schwungrad der Brennkraftmaschine befestigten Lagerzapfens gelagert, der im Anschluß an den Lagerbereich über zumindest die Länge L gegenüber dem Durchmesser des Lagerbereiches verjüngt ist.

Bei einer demgegenüber kostengünstigeren Ausführungsform ist zur drehfesten Verbindung zwischen dem abtriebsseitigen Kupplungsglied und der Welle eine drehfest auf der Welle befestigte Nabe mit dem Kupplungsglied verschraubt, wobei die Nabe an der der Brennkraftmaschine zugewandten Seite am Kupplungsglied anliegt.

Damit die Nabe bei höheren Antriebsdrehzahlen keine radiale Auslenkung erfährt, ist der brennkraftmaschinenseitige Endbereich der Welle kugelförmig ausgebildet und in der Betriebsposition in einen an der Schwungscheibe befestigten Lagerring gelagert, wobei der Wellenteil zwischen der Nabe und dem kugelförmigen Lagerbereich zumindest die Länge L aufweist und gegenüber dem Durchmesser des Lagerbereiches verjüngt ist.

Zur Erlangung einer zuverlässigen Abdichtung des getriebesei­ tigen, druckölbeaufschlagten Bereiches der Bogenverzahnung ist dieser Bereich mittels einer Dichtung mit Z-förmigem Querschnitt abgedichtet.

Die Erfindung wird im folgenden an Hand einer Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Kraftübertragung vom Drehschwingungsdämpfer zur Welle über eine Bogenverzahnung erfolgt,

Fig. 2 die Einzelheit X in Fig. 1,

Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem die Kraftübertragung vom Drehschwingungsdämpfer zur Welle über eine Verschraubung der Nabe erfolgt und

Fig. 4 eine Ansicht der Nabe in Richtung des Pfeils A in Fig. 3.

Im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist vom Antriebsmotor eines Nutzfahrzeuges lediglich das Schwungrad 1 erkennbar. An dem Schwungrad 1 ist mittels Schrauben 2 ein Drehschwingungsdämpfer 3 angeflanscht, dessen abtriebsseitiges Kupplungsglied 4 eine Innenverzahnung 4a aufweist. In die Innenverzahnung greift eine äußere, ballige Bogenverzahnung 5a einer Nabe 5 ein, die mittels Keilverzahnung 5b drehfest und einer Schraube 6 biegesteif mit einer Welle 7 verbunden ist. Diese besitzt in ihrem freien, dem Schwungrad 1 abgewandten Endbereich außen eine ebenfalls ballige Bogenverzahnung 7a, die in eine Innenverzahnung 8a der Eingangswelle 8 eines Getriebes 9 eingreift, wobei ihre Eintauchtiefe in die Eingangswelle 8 durch das Maß L gegeben ist. Mittels eines Stützringes 10 und Sicherungsringes 11 ist die Welle 7 in dieser Position axial gegenüber der Eingangswelle 8 festgelegt.

In geringem Abstand zur Eindringstelle der Welle 7 in das Getriebe 9 sind zwei Pumpen 12, 13 am Gehäuse des Getriebes 9 angeflanscht, die das für den Betrieb von bordeigenen Hydraulikverbrauchern, wie z. B. der Lenkeinrichtung oder - bei Ackerschleppern - des Krafthebers, benötigte Drucköl liefern. Angetrieben werden die Pumpen 12,13 von der Eingangswelle 8 über Zahnräder 14 bzw. 15.

Damit die Welle 7 unter allen Betriebsbedingungen zentrisch geführt ist, - eine Aufgabe, die der verhältnismäßig weiche Drehschwingungsdämpfers 3 nicht übernehmen kann - stützt sich die Nabe 5 über einen Lagerring 16 auf einem am Schwungrad 1 angeflanschten Zapfen 17 ab. Dieser ist im endseitig gelegenen Lagerbereich 17a kugelförmig gestaltet, dagegen im dahinter liegenden Bereich 17b zylindrisch ausgebildet, wobei der zylindrische Bereich 17b einen geringeren Durchmesser aufweist als der Lagerbereich 17a und sich über eine Länge L1 < L erstreckt. Im übrigen ist der den zylindrischen Bereich 17b umgebende Bauraum von weiteren Bauteilen freigehalten. Die den Lagerring 16 aufnehmende Nabenbohrung 5c weist ebenfalls eine effektive Tiefe L1 < Maß L auf, so daß die Welle 7 mitsamt der Nabe 5 nach dem Lösen der axialen Festlegung aus der in der Zeichnung dargestellten Betriebsposition, in der der Kraftfluß vom Antriebsmotor über den Drehschwingungsdämpfer 3, die Nabe 5 und die Welle 7 zum Getriebe 9 geschlossen ist, um mindestens das Maß L nach links verschoben werden kann. Da in diesem Fall das getriebeseitige Ende der Welle 7 vollständig aus der Eingangswelle 8 des Getriebes 9 herausbewegt ist, kann der getriebeseitige Endbereich der Welle 7 aus der direkten Verbindungslinie Zapfen 5 - Eingangswelle 8 ausgeschwenkt und die Nabe 5 durch die Verzahnung des Kupplungsgliedes 4 herausbewegt werden, was wegen der balligen Bogenverzahnung 5a der Nabe 5 ohne weiteres möglich ist. Auf diese Weise ist die Antriebsverbindung leicht und schnell zu demontieren, oder - bei umgekehrtem Vorgehen - zu montieren.

Die beschriebene Antriebsverbindung stellt mit den Verzahnungen der Nabe 5 und der Welle 7 zwei Gelenkstellen zur Verfügung, in denen nicht zu große Achs- und Winkelversätze ausgeglichen und aus den Schwingungen des Antriebsmotors herrührende Bewegungen aufgenommen werden, ohne diese in das Getriebe weiterzuleiten.

Um bei derartigen Zahneingriffen die Bildung von sog. Passungs­ rost zu vermeiden ist die Verzahnung 7a der Welle 7 über die Leitung 18 druckölgeschmiert, wobei der druckölbeaufschlagte Bereich, wie aus Fig. 2 ersichtlich, mittels eines Profildichtringes 19 mit Z-förmigem Querschnitt nach außen abgedichtet ist. Der innere 19a und der äußere Ring 19b dieses Profildichtringes liegt fest an der Welle 7 bzw. der Eingangswelle 8 an, während die Relativbewegungen der Welle 7 von dem schräg verlaufenden Steg 19c zwischen den Ringen 19a und 19b aufgenommen werden. Demgegenüber ist zur Vermeidung von Passungsrost das Kupplungsglied 4, das nicht effektiv geschmiert werden kann, in Kunststoff ausgeführt.

Die Antriebsverbindung gemäß Fig. 3 unterscheidet sich von der vorbeschriebenen im wesentlichen nur durch die Ausbildung der Nabe 20 und der brennkraftmaschinenseitigen Lagerung der Welle 21.

Die Nabe 20 ist dabei mittels einer Keilverzahnung 20a und Sicherungsringen 22 drehfest und axial unverschiebbar auf einem verdickten, einen Abstand < Maß L zum antriebsseitigen Ende aufweisenden Wellenabschnitt angeordnet. In ihrem äußeren Randbereich besitzt die Nabe 20 eine Vielzahl Augen 20b, die durch Zwischenräume, die breiter sind als die Augen, voneinander getrennt sind. In jedem Auge 20b befindet sich auf einem Teilkreis eine Gewindebohrung 20c. Dementsprechend weist das Kupplungsglied 23 des Drehschwingungsdämpfers 24 in seinem inneren Randbereich eine gleiche Anzahl nach innen gerichteter Lappen 23a mit je einer Durchgangsbohrung 23b auf, die auf einem gleich großen Teilkreis wie die Gewindebohrungen 20c liegen. Die Breite der Lappen 23a entspricht der der Augen 20b, so daß in der in Fig. 4 wiedergegebenen Relativstellung der Nabe 20 zum Kupplungsglied 23 ein Durchführen der Nabe 20 durch das Kupplungsglied 23 zum Zweck der Montage oder Demontage der Antriebsverbindung keine Probleme bereitet.

In der in Fig. 2 gezeigten Betriebsposition ist die Nabe 20 mit ihrem Absatz 20d im Kupplungsglied 23 zentriert und so in Drehrichtung ausgerichtet, daß die Bohrungen in den Augen 20b bzw. in den Lappen 23a miteinander fluchten. In dieser Lage sind Nabe 20 und Kupplungsglied 23 mittels Schrauben 25 miteinander verbunden.

Eine zentrische Führung der Welle 21, die auch hier vom Drehschwingungsdämpfer 24 nicht übernommen werden kann, erfolgt durch eine an dem Schwungrad 26 angeordnete Lagerbüchse 27, in der der kugelförmig ausgestaltete, im Durchmesser nur geringfügig kleiner als der Nabensitz ausgelegte Endbereich 21a der Welle 21 gelagert ist. Auch hier ist der Wellenabschnitt 21b zwischen dem Nabensitz und dem Endbereich 21a mit wesentlich geringerem Durchmesser ausgeführt, so daß in Verbindung mit einer Erweiterung der Lagerbüchse 27 hinter der Lagerstelle eine einfache Montage und Demontage der Welle 21 möglich ist.

Claims (6)

1. Achs- und/oder Winkelversatz ausgleichende Antriebsverbindung zwischen einer elastisch gelagerten Verbrennungskraftmaschine als Antrieb für insbesondere ein Nutzfahrzeug und einem nachgeschalteten Getriebe, bestehend aus einem am Schwungrad (1, 26) der Verbrennungskraftmaschine befestigten Drehschwingungsdämpfer (3, 24) mit einem abtriebsseitigen Kupplungsglied (4, 23) und einer damit in drehfester Verbindung stehenden Welle (7, 21), dadurch gekennzeichnet, daß

• a) die Welle (7, 21) in ihrem einen Endbereich bei einer Einstecklänge (L) über eine steckbare, ballige Bogenverzahnung, (7a) mit der Eingangswelle (8) des Getriebes (9) drehfest verbunden und in dieser Betriebsposition axial festgelegt ist,
• b) der brennkraftmaschinenseitige Endbereich der Welle (7, 21) in der Betriebsposition über eine Kugelfläche zentrisch gelagert ist und
• c) der Welle (7, 21) in ihrem brennkraftmaschinenseitigen Endbereich ein derartiger Freiraum zugeordnet ist, daß sie nach dem Aufheben ihrer axialen Festlegung aus ihrer Betriebsposition zumindest über die Strecke (L) in Richtung auf die Brennkraftmaschine verschiebbar ist.

2. Antriebsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drehfeste Verbindung zwischen dem abtriebsseitigen Kupplungsglied (4) und der Welle (7) durch eine Verzahnung realisiert ist, wobei das Kupplungsglied (4) mit einer geraden Innenverzahnung (4a) und eine drehfest mit der Welle (7) verbundene Nabe (5) mit einer balligen Bogenverzahnung (5a) versehen ist.

3. Antriebsverbindung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Welle (7) im Bereich der Nabe (5) auf dem freien, kugelförmig ausgebildeten Endbereich eines am Schwungrad (1) der Brennkraftmaschine befestigten Zapfens (17) gelagert ist, der vor dem Lagerbereich über zumindest die Länge (L) gegenüber dem Durchmesser des Lagerbereiches verjüngt ist.

4. Antriebsverbindung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur drehfesten Verbindung zwischen dem abtriebsseitigen Kupplungsglied (23) und der Welle (21) eine drehfest auf der Welle (21) befestigte Nabe (20) mit dem Kupplungsglied (23) verschraubt ist, wobei die Nabe (20) an der der Brennkraftmaschine zugewandten Seite am Kupplungsglied (23) anliegt.

5. Antriebsverbindung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der brennkraftmaschinenseitige Endbereich der Welle (21) kugelförmig ausgebildet ist und in der Betriebsposition in einer am Schwungrad (26) befestigten Lagerbüchse (27) gelagert ist, wobei der Wellenabschnitt (21b) zwischen der Nabe (20) und dem kugelförmigen Lagerbereich zumindest die Länge (L) aufweist und gegenüber dem Durchmesser des Lagerbereiches verjüngt ist.

6. Antriebsverbindung nach den Ansprüchen 1 bis 5, bei der die getriebeseitige Bogenverzahnung der Welle (7, 21) druckölgeschmiert ist dadurch gekennzeichnet, daß der druckölbeaufschlagte Bereich mittels eines Profildichtringes (19) mit Z-förmigem Querschnitt abgedichtet ist.