DE19756768C2 - Gleichlaufgelenkwelle mit zwei Festgelenken und separater Verschiebung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Gleichlaufgelenkwelle.

In der nach dem Anmeldetag der Erfindung veröffentlichten DE 197 39 934 A1 ist eine Gleichlaufgelenkwelle mit zwei im wesentli­ chen gleichartig gestalteten Gleichlauffestgelenken und einer Zwischenwelle beschrieben. Das Innenteil jedes Gleichlauffestge­ lenkes weist eine Bohrung auf, die mit einer Verzahnung mit parallel zur Längsachse verlaufenden Zähnen versehen ist. Die Zwischenwelle umfaßt einen rohrförmigen Wellenabschnitt mit einem ersten und einem zweiten Anschlußende und einem dazwischen angeordneten Mittelteil. Der rohrförmige Wellenabschnitt weist zwei verzahnte Anschlußenden auf, von denen eines zur Verbindung mit einem Innenteil eines der beiden Gleichlauffestgelenke und das andere zur Verbindung mit einer Hülse eines Schiebeelementes dient, welche jeweils mit verzahnten Bohrungen versehen sind. Der Wellenabschnitt ist symmetrisch aufgebaut und die Anschlu­ ßenden haben eine dickere Wandung als der mittlere Wellenab­ schnitt. In der Hülse ist ein Schiebezapfen unter Zwischenschal­ tung von Kugeln, die in Rillen geführt sind, aufgenommen. Er sitzt mit einem verzahnten Abschnitt in einer entsprechend ver­ zahnten Bohrung des Innenteils des weiteren Gleichlaufgelenkes ein.

In der DE 44 19 373 A1 ist eine Gleichlaufgelenkwelle mit zwei Gleichlauffestgelenken und einer Zwischenwelle beschrieben, die eine Schiebehülse umfaßt. In der Schiebehülse ist ein Schiebe­ zapfen unter Zwischenschaltung von in Laufrillen eingreifenden Wälzkörpern verschiebbar aufgenommen. Der Schiebezapfen ist einteilig mit dem Innenteil des ersten Gleichlauffestgelenkes ausgebildet. Dem Innenteil des zweiten Gleichlauffestgelenkes ist ein Zapfen angeformt. Die Zwischenwelle sitzt mit einem ersten Abschnitt auf dem Zapfen des Innenteiles des zweiten Gleichlauffestgelenkes fest auf. Sie trägt an ihrem anderen Ende die Schiebehülse. Von Nachteil hierbei ist, daß für die Innen­ teile der beiden Gleichlaufgelenke unterschiedliche Ausführungen erforderlich sind. Dieses drückt sich in höheren Kosten, ins­ besondere für die Werkzeuge zur Herstellung der Innenteile aus.

Die DE-AS 21 35 909 beschreibt eine Gleichlaufgelenkwelle mit zwei an den Enden einer als Rohrwelle gestalteten Zwischenwelle angeordneten Gleichlaufgelenken. Die Zwischenwelle weist über ihre gesamte Länge einen konstanten Außendurchmesser auf. Deren verzahnte Aufnahmebereiche an den Enden besitzen eine größere Wandstärke als der übrige Bereich. Die verzahnten Aufnahmeberei­ che sind mit den Aufnahmebereichen der Gleichlaufgelenke verbun­ den.

Die DE-OS 16 30 958 betrifft eine Achsantriebswelle mit einem Schiebeteil, welches ein stranggepreßtes Rohr mit reibmindernden Einlagen und ein darin einsitzendes Schiebestück umfaßt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gleichlaufgelenk­ welle vorzuschlagen, die kostengünstig herstellbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Gleichlaufgelenk­ welle mit einem ersten und einem zweiten Gleichlauffestgelenk, welche jeweils ein Außenteil mit Außenlaufrillen, ein Innenteil mit Innenlaufrillen, einen dazwischen angeordneten Käfig zur Führung von Kugeln, die in gegenüberliegende und jeweils ein Paar bildende Außenlaufrillen und Innenlaufrillen eingreifen, wobei das Außenteil mit ersten Anschlußmitteln und das Innenteil mit zweiten Anschlußmitteln versehen sind, mit einer Verschie­ beanordnung, welche einen mit dem Innenteil des ersten Gleich­ lauf Festgelenkes verbundenen Schiebezapfen und eine rohrförmige Zwischenwelle, die mit einem Ende mit dem Innenteil des zweiten Gleichlauf Festgelenkes verbunden ist und eine einstückig mit ihr verbundene Schiebehülse umfaßt, wobei zwischen der Schiebehülse und dem Schiebezapfen in Laufrillen eingreifende Wälzkörper an­ geordnet sind und die Wandung der rohrförmigen Zwischenwelle im Bereich des Einsteckabschnittes dicker ausgebildet ist als im Bereich zwischen diesem und dem als Schiebehülse gestalteten Abschnitt und wobei die Innenteile beider Gleichlauffestgelenke identische Aufnahmebohrungen mit Verzahnungen aufweisen und die Zwischenwelle an ihrem der Schiebehülse entfernten Ende sowie der Schiebezapfen an seinem aus der Schiebehülse herausragenden Ende jeweils mit einem Einsteckabschnitt mit einer Verzahnung versehen sind, welche passend zu den beiden Aufnahmebohrungen ausgebildet sind, gelöst.

Von Vorteil bei dieser Ausbildung ist, daß mit Ausnahme der An­ schlußmittel für die Außenteile gleich aufgebaute Gleichlauf­ festgelenke für die Gleichlaufgelenkwelle genutzt werden können. Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß der Umformgrad bei den Innenteilen gegenüber solchen nach dem Stand der Technik, welche einen Zapfen umfassen, wesentlich verringert werden kann, da in der Regel spanlos hergestellte Innenteile genutzt werden, um kostengünstig und mit hoher Wiederholgenauigkeit fertigen zu können. Die Zwischenwelle ist als Rohrwelle gestal­ tet und umfaßt die Schiebehülse. Dabei wird für den Einsteckab­ schnitt eine Wandung gewählt, die dicker ist als der Wandungs­ abschnitt im Bereich zwischen dem Einsteckabschnitt und dem als Schiebehülse gestalteten Abschnitt. Eine solche Zwischenwelle kann beispielsweise durch Hämmern, ausgehend von einem Rohr in ihre Endform gebracht werden.

Ferner ist der Schiebezapfen rohrförmig gestaltet, um auch hier die Umformkräfte günstig halten zu kön­ nen. Auch für den Schiebezapfen mit den Laufrillen und die Ver­ zahnung im Bereich des Einsteckabschnittes kommt eine Herstel­ lung durch Hämmern infrage.

Eine besonders günstige Bauweise der Gelenkwelle ergibt sich im Zusammenhang mit einer Ausgestaltung der Gleichlauffestgelenke, bei der derem Außenteil ein Stützelement mit einer Hohlkugelflä­ che als Stützfläche zugeordnet ist. Diese dient zur Abstützung einer kugeligen Steuerfläche eines schalenförmigen Steuerelemen­ tes. Der Rand dieses schalenförmigen Steuerelementes weist eine ebene Stirnfläche auf. An dieser stützt sich das Innenteil mit einer ebenen Stirnfläche ab, wobei die Längsachse des Innentei­ les senkrecht auf dieser steht. Das Innenteil wird zum Außenteil durch Kugeln zentriert gehalten, welche in einem Käfig geführt sind. Der Käfig ist mit einer Hohlkugelfläche auf einer kugeli­ gen Außenfläche des Innenteiles abgestützt. Zwischen dem Käfig und dem Außenteil besteht kein Kontakt. Da die Innenlaufrillen und Außenlaufrillen von der Seite des Gleichlauffestgelenkes her, zu dem das Stützelement angeordnet ist, im gestreckten Zu­ stand einen sich verengenden Querschnitt entlang der Längsachse aufweisen, wird das Innenteil entlang der Längsachse durch das Steuerelement zum Außenteil auf dem Gelenkbeugezentrum zen­ triert. Durch diese Gestaltung und Anordnung des Steuerelementes kann ein relativ großer Durchmesser für die Aufnahmebohrung ge­ wählt werden. Es muß lediglich gewährleistet sein, daß unterhalb der Innenlaufrillen genügend Material in radialer Richtung zur Verfügung steht, um das Drehmoment zu übertragen. Das in groben Zügen beschriebene Gleichlauffestgelenk ist in der deutschen Pa­ tentanmeldung 197 51 493.6 näher beschrieben und beansprucht.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch dargestellt und anhand derselben nachfol­ gend beschrieben.

Die erfindungsgemäße Gleichlaufgelenkwelle ist aus zwei Gleich­ lauffestgelenken 1, 1' und einer Zwischenwelle 14 mit einer Ver­ schiebeanordnung aufgebaut. Die dargestellte Gleichlaufgelenk­ welle dient beispielsweise zum Antrieb der Hinterräder eines Kraftfahrzeuges, wobei das Gleichlauffestgelenk 1 über nachfol­ gend noch näher beschriebene Anschlußmittel mit dem Hinterrad­ differential des Fahrzeuges und das Gleichlauffestgelenk 1' mit den weiteren ebenfalls noch zu beschreibenden Verbindungsmitteln mit der Radnabe eines Hinterrades des Fahrzeuges verbunden ist. Die beiden Gleichlauffestgelenke 1, 1' sind im wesentlichen gleich ausgebildet. Deren sich unterscheidenden Bauteile werden, soweit es für die vorliegende Erfindung von Bedeutung ist, nach­ folgend ebenfalls näher beschrieben. Zur Verbesserung der Über­ sicht sind die Bezugszeichen für die einzelnen Bauteile mal dem einen, mal dem anderen Gleichlauffestgelenk 1, 1' zugeordnet. Beide Gleichlauffestgelenke 1, 1' besitzen jeweils ein Außenteil 2, das als Blechteil gestaltet ist, d. h. eine dünne Wandung auf­ weist. Es besitzt umfangsverteilt um seine Längsachse mehrere in seiner Innenfläche ausgebildete Außenlaufrillen 3, die sich je­ weils in Meridianebenen erstrecken und davon ausgehend von der dem Flansch 4 bzw. Anschlußzapfen als Anschlußmittel zugeordne­ ten Öffnungsseite her hinterschnittfrei verlaufen. Dies bedeu­ tet, daß der Bahngrund der Außenlaufrillen 3 in Richtung vom Flansch 4 weg sich der Längsachse des Außenteiles 2 annähert. Durch die Ausgestaltung des Außenteiles 2 als Blechteil verläuft dessen Wandung, im Querschnitt gesehen, mit Ausbauchungen, in welchen die Außenlaufrillen 3 angeordnet sind. In dem Hohlraum jedes Außenteiles 2 ist ein Innenteil 5 aufgenommen. Das Innen­ teil 5 besitzt Innenlaufrillen 6, die entsprechend den Außen­ laufrillen 3 umfangsverteilt in seiner Außenfläche angeordnet sind. Die Innenlaufrillen 6 weisen einen Bahngrund auf, welcher weg vom Flansch 4 bzw. Anschlußzapfen und sich von der Längs­ achse des Innenteiles entfernt. Das Innenteil 5 besitzt auf seinem dem Flansch 4 entfernten Außenflächenabschnitt eine Ku­ gelfläche, auf welcher ein Käfig 8 mit einer Hohlkugelfläche ab­ gestützt ist. Der Käfig 8 besitzt entsprechend den Paaren von Außenlaufrillen 3 und Innenlaufrillen 6 umfangsverteilte Fen­ ster, in denen jeweils eine Kugel 9 aufgenommen ist, die radial nach außen und innen über den Käfig 8 aus den Fenstern vorragt und in die Außenlaufrillen 3 bzw. Innenlaufrillen 6 zur Drehmo­ mentübertragung eingreift. Aufgrund des vorbeschriebenen Verlau­ fes der Außenlaufrillen 3 und Innenlaufrillen 6 üben die Kugeln 9 bei Drehmomentübertragung in Richtung auf den Flansch 4 bzw. Anschlußzapfen eine Kraft auf den Käfig 8 aus, die diesen in Kontakt zum Innenteil 5 hält. Zwischen der Außenfläche des Kä­ figs 8 und der Innenfläche des Außenteiles 2 ist kein Kontakt gegeben. Die Zentrierung des Innenteiles 6 zum Außenteil 2 ent­ lang der Längsachse des Außenteiles 2 vom Flansch 4 bzw. An­ schlußzapfen weg erfolgt über die Kugeln 9 und ebenfalls durch diese in radialer Richtung. Des weiteren besitzt jedes Innenteil 5 eine verzahnte Aufnahmebohrung 7, welche mit einer Verzahnung versehen sind, die als Spitzverzahnung gestaltet ist und deren Zähne sich parallel zur Längsachse des Innenteiles 5 erstrecken. In Richtung zum Flansch 4 bzw. Anschlußzapfen hin wird das In­ nenteil 5 mit dem Käfig 8 und den Kugeln 9 im Außenteil 2 durch ein Steuerelement 10 gehalten, welches schalenförmig gestaltet ist und an seinem Rand eine Stirnfläche besitzt, an welcher sich das Innenteil 5 mit einer Stirnfläche abstützt. Des weiteren be­ sitzt das Steuerelement 10 eine kugelige Steuerfläche 11. Diese liegt gegen eine Stützfläche 13 eines Stützelementes 12 bzw. einer Stützscheibe 28 an, die als Hohlkugel gestaltet ist. Die Kugelradien der Steuerfläche 11 und der Stützfläche 13 sind auf dem Gelenkbeugezentrum 0 zentriert. Das Stützelement 12 für das Gleichlauffestgelenk 1 ist mit einem Flanschabschnitt versehen, mit dem es an dem Flansch 4 des Außenteiles 2 beispielsweise durch Nietung befestigt ist. Hierdurch wird das Innenteil 5 zum Außenteil 2 auf dem Gelenkbeugezentrum zentriert. Beim Gleich­ lauffestgelenk 1' hält das Stützelement 12' die Stützscheibe 28.

Das zweite Gleichlauffestgelenk 1' unterscheidet sich jedoch von dem ersten Gleichlauffestgelenk 1 durch die Ausbildung eines Teilabschnittes des Außenteiles 2. Es besitzt nämlich einen Auf­ nahmeabschnitt für den Außenumfang des Stützelementes 12', so daß dieses, das als Massivteil gestaltet ist, mit einem vom Kreisquerschnitt abweichenden Querschnitt drehfest an das Außen­ teil 2 angeschlossen werden kann. Des weiteren weist das Stütz­ element 12' den Anschlußzapfen auf, der beispielsweise zum An­ schluß des zweiten Gleichlauffestgelenkes 1' an die Radnabe ei­ nes Rades eines Kraftfahrzeuges dient, während der Flansch 4 des ersten Gleichlauffestgelenkes 1 zur Verbindung mit einem Aus­ gangsflansch eines der Abtriebkegelräder eines Differentiales dient. Die beiden Gleichlauffestgelenke 1, 1' sind durch eine Zwischenwelle 14 mit einer Verschiebeanordung, welche eine Ab­ standsänderung zwischen den Gelenkbeugezentren der beiden Gleichlauffestgelenke 1, 1' zuläßt, miteinander verbunden. Die Verschiebeanordung umfaßt einen Schiebezapfen 15, der rohrförmig gestaltet ist und eine Bohrung 19 besitzt. Er besitzt ferner ei­ nen Einsteckabschnitt 16, der außen mit einer Verzahnung 17 ver­ sehen ist, die passend zu den Aufnahmebohrungen 7 der beiden Gleichlauffestgelenke 1, 1' gestaltet ist. Die Festlegung des Schiebezapfens 15 in einer der beiden Einsteckbohrungen 7 er­ folgt mittels eines Sicherungsringes 18. Des weiteren besitzt der Schiebezapfen 15 in seiner Außenfläche sich parallel zur Längsachse des Innenteiles 5 erstreckende Laufrillen 20, in wel­ chen als Kugeln 21 gestaltete Wälzkörper abwälzen können. Diese sind beispielsweise durch einen Käfig geführt. Der Schiebezapfen 15 ist in eine zur rohrförmigen Zwischenwelle 14 gehörende, d. h. einstückig mit dieser ausgebildeten Schiebehülse 22 eingesteckt, welche in ihrer Innenfläche entsprechend den Laufrillen 20 um­ fangsverteile Laufrillen 23 besitzt, zu denen die Kugeln 21 in Eingriff sind. Diese Anordnung erlaubt eine Drehmomentübertra­ gung zwischen dem Schiebezapfen 15 und der Zwischenwelle 14 so­ wie eine Verschiebung der Schiebehülse 22 und des Schiebezapfens 25 in Richtung der Längsachse zueinander. Die Anordung ist durch einen Faltenbalg 24 abgeschlossen, der mit seinem großen Durch­ messer auf dem Außenumfang des Außenteiles 2 des Gleichlauffest­ gelenkes 1 und mit seinem kleinen Durchmesser auf der Außenflä­ che der Schiebehülse 22 festgelegt ist. An die Schiebehülse 22 anschließend weist die Zwischenwelle 14 einen mittleren Ab­ schnitt 26 auf, der zum anderen Ende hin in einen Einsteckab­ schnitt 25 übergeht. Dieser hat eine dickere Wandung als der mittlere Abschnitt 26 und besitzt an seiner Außenfläche eine Verzahnung 27, die der Verzahnung 17 des Schiebezapfens 15 ent­ spricht und in die Aufnahmebohrung 7 des Innenteiles 5 des zwei­ ten Gleichlauffestgelenkes 1' eingesteckt und in dieser durch einen Sicherungsring 18 gesichert ist. Zur Abdichtung des Gleichlauffestgelenkes 1' ist ein weiterer Faltenbalg 24' vor­ gesehen, der mit seinem großen Durchmesser auf der Außenfläche des Außenteiles 2 des zweiten Gleichlauffestgelenkes 1' und mit seinem kleinen Durchmesser auf der Außenfläche der Zwischenwelle 14 festgelegt ist.

Bezugszeichenliste

1

,

1

' Gleichlauffestgelenk

2

Außenteil

3

Außenlaufrillen

4

Flansch

5

Innenteil

6

Innenlaufrillen

7

verzahnte Aufnahmebohrung

8

Käfig

9

Kugel

10

Steuerelement

11

Steuerfläche

12

,

12

' Stützelement

13

Stützfläche

14

Zwischenwelle

15

Schiebezapfen

16

Einsteckabschnitt des Schiebezapfens

17

Verzahnung

18

Sicherungsring

19

Bohrung

20

Laufrille

21

Wälzkörper/Kugel

22

Schiebehülse

23

Laufrille

24

,

24

' Faltenbalg

25

Einsteckabschnitt der Zwischenwelle

26

mittlerer Abschnitt der Zwischenwelle

27

Verzahnung des Einsteckabschnittes der Zwischenwelle

28

Stützscheibe
O Beugezentrum

Claims (2)

1. Gleichlaufgelenkwelle
mit einem ersten und einem zweiten Gleichlauffestgelenk (1, 1'), welche jeweils ein Außenteil (2) mit Außenlaufrillen (3), ein Innenteil (5) mit Innenlaufrillen (6), einen da­ zwischen angeordneten Käfig (8) zur Führung von Kugeln (9), die in gegenüberliegende und jeweils ein Paar bildende Au­ ßenlaufrillen (3) und Innenlaufrillen (6) eingreifen, wobei das Außenteil (2) mit ersten Anschlußmitteln und das Innen­ teil (5) mit zweiten Anschlußmitteln (7) versehen sind,
mit einer Verschiebeanordnung, welche einen mit dem Innen­ teil (5) des ersten Gleichlauf Festgelenkes (1) verbundenen Schiebezapfen (15) und eine rohrförmige Zwischenwelle (14), die mit einem Ende mit dem Innenteil (5) des zweiten Gleichlauf Festgelenkes (1') verbunden ist und eine einstückig mit ihr verbundene Schiebehülse (22) umfaßt, wobei zwischen der Schiebehülse (22) und dem Schiebezapfen (15) in Lauf­ rillen (20, 23) eingreifende Wälzkörper (21) angeordnet sind und die Wandung der rohrförmigen Zwischenwelle (14) im Bereich des Einsteckabschnittes (25) dicker ausge­ bildet ist als im Bereich zwischen diesem und dem als Schiebehülse (22) gestalteten Abschnitt und wobei die In­ nenteile (5) beider Gleichlauffestgelenke (1, 1') iden­ tische Aufnahmebohrungen (7) mit Verzahnungen (17) auf­ weisen und die Zwischenwelle (14) an ihrem der Schiebehülse (22) entfernten Ende sowie der Schiebezapfen (15) an seinem aus der Schiebehülse (22) herausragenden Ende jeweils mit einem Einsteckabschnitt (16, 25) mit einer Verzahnung (17) versehen sind, welche passend zu den beiden Aufnahmebohrun­ gen (7) ausgebildet sind.

2. Gleichlaufgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schiebezapfen (15) rohrförmig gestaltet ist.