DE2345134C3 - Gelenkwelle mit Festgelenken - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Gelenkwelle mit Festgelenken auf der Antriebs- und Abtriebsseite sowie einem die Drehmomente übertragenden, Längenausgleiche gestattenden Zwischenteil, wobei beide Gelenke gleiche Gelenkaußenteile, Kugeln, Einrichtungen zum Führen der Kugeln, Gelenkinnenteile sowie Faltenbälge aufweisen und an den vom Zwischenteil abgewandten Enden geschlossen sind.

Bekanntgeworden ist beispielsweise eine teleskopierbar Welle mit beiderseitigen Kreuzgelenken, die als Hohlwelle ausgebildet ist und Schmiermittel enthält, welches beiden Gelenken über Kanäle zugeführt wird (US-PS 14 43 969).

Nachteilig ist, daß die Schmierstellen in den Gelen

ken nach außen offen sind. Während des Betriebes führen beide Teile der Te|eskopwe||e relativ zueinander Längenausgleichsbewegungen aus, die auf das Schmiermittel wie fortdauernde Pumpenstöße wirken. Infolgedessen tritt an den offenen Schmierstellen entweder bei Überdruck ö| aus oder — infolge von Unterdruck — öl ein, wodurch die Gefahr besteht, daß Schmutz in die Schmierstellen gelangt. Bei einer anderen Gelenkwelle mit identischen Fest gelenken und verschiebbarer Zwischenverbindung sind zwar nach außen verschlossene Schmierstellen vorhanden, man muß aber drei voneinander unabhängige Schmierbereiche, nämlich je einen in jedem Gelenk und einen dritten im Verschiebeteil der Welle, in Kauf neh men (AT-PS 2 43 029).

Die Gelenke sind durch Faltenbälge nach außen verschlossen, an der verschiebbaren Zwischenverbindung besteht jedoch nach wie vor die Gefahr der Verschmutzung.

Angesichts der bei modernen Konstruktionen verlangten Drehzahlen und -Momente müssen aber sowohl die Gelenke als auch die axialen Verschiebestellen sehr gut geschmiert und sorgfältig gegen Verschmutzung gesichert werden.

Bei der bekannten Gelenkwelle werden daher drei voneinander getrennte Schmierkammern regelmäßig überwacht und gewartet. Hinzu kommt, daß deren Abdichtungen, beispielsweise die Faltenbälge, mechanisch durch Axialbewegungen bzw. Winkelverstellungen be anspracht werden.

Zu diesen rein mechanischen Beanspruchungen kommen noch thermische Belastungen und die Belastungen infolge der genannten Pumpwirkungen bei den Axialverstellungen hinzu. Die thermischen Belastungen er- geben sich aus der Reibung in den Gelenken bzw. dem Axialverschiebeteil. Derzeit verwendbare Schmiermittel beginnen schon bei Temperaturen zwischen 60 und 80° zu gasen und verursachen dadurch Volumenvergrößerungen, die zu einem Aufblähen der Faltenbälge führen. Volumenveränderungen infolge Temperaturschwankungen können thermische Pumpwirkungen hervorrufen, durch die an Leckstellen Feuchtigkeit und Schmutz von außen in die Schmierkammer gelangt oder Schmierstoff von innen nach außen gedrückt wird.

Beides führt früher oder später zu Störungen.

Im Betrieb können sich die thermischen Einflüsse und die mechanischen Belastungen ungünstig überlagern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ge lenkwelle zu schaffen, die allen Anforderungen der mo dernen Antriebstechnik, beispielsweise in Fahrzeugen, gerecht wird und deren Herstellung gegenüber bisher bekannten Gelenkwellen mit Axialverschiebung vereinfacht ist. Die neue Gelenkwelle soll auch einen gün- stigeren Serivce und eine bequemere Wartung ermöglichen.

Es wurde gefunden, daß sich diese Aufgaben in einfacher Weise dadurch lösen lassen, daß das Zwischenteil als Hohlwelle ausgebildet ist, welche Anschlußzapfen der Gelenkinnenteile aufnimmt, wobei wenigstens ein Anschlußzapfen relativ zur Hohlwelle verschiebbar ist, und daß durch Befestigung der Faltenbälge an den Gelenkaußenteilen und den äußeren Enden der Hohlwelle und den Anschlußzapfen eine nach außen abgeschlos sene Konstruktionsgruppe mit gemeinsamer Schmie rung und Volumenausgleich zwischen beiden Gleichlauffestgelenken gebildet ist.

Die Ausbildung der Gelenkwelle als eine nach außen

abgeschlossene Konstruktionsgruppe mit gemeinsamer Schmierung und Volumenausgleich zwischen beiden Glejchlauffestgelenken bringt Vorteile mit sich. Man spart Dichtstellen ein und erhält nur eine Schmierkammer, die zudem einen Ausgleich von Pump- und War- s mewirkungen zuläßt. Die noch nötigen Dichtstellen sind sogenannte feste Dichtstellen, die ohne Axialverschiebung arbeiten. Durch die Möglichkeit, zwischen den Gleichlaufgdenken einen Volumenausgleich herzustellen, tritt eine merkliche Entlastung der Faltenbälge und der Dichtstellen ein. Die Zeit für die Wartung nur einer Schmierkammer ist beträchtlich geringer als die Zeit, die zur Wartung von drei Schmierkammern benötigt wird, die gegebenenfalls noch unterschiedliche Schmiermittel, wie etwa öle und/oder Fette enthalten. Wegen der Möglichkeit des Volurr.enausgleichs in der als Ausdehnungsgefäß ausgebildeten Hohlwelle können größere Axialverschiebungen und höhere Betriebstemperaturen als bisher zugelassen werden.

Dichtstellen, an denen Axialverschiebungen stattfinden, werden ganz vermieden. Das Be- und Entlüften der Gelenke bzw. der Verschiebestellen ist nirfü mehr kritisch.

Erfindungsgemäß können beide Anschlußzapfen relativ zur Hohlwelle verschiebbar sein. Für viele Anwendungsfäile reicht es jedoch hin, wenn ein Anschlußzapfen relativ zur Hohlwelle verschiebbar, der andere hingegen fest mit ihr verbunden ist

Die Hohlwelle dient sowohl als Sammelbehälter für das Schmiermittel als auch als Ausdehnungsgefäß. Durch geschickte Bemessung der Hohlwelle kann man eine nahezu vollständige Entlastung der Faltenbälge sowie der Dichtstellen von den Wirkungen der thermischen Einflüsse sowie der Axialverstellung erreichen.

Die Hohlwelle kann auch mit einer Einrichtung zum Einfüllen für das Schmiermittel versehen sein. Diese läßt sich so ausbilden, daß durch sie eine einmalige Füllung der Baugruppe mit Schmiermittel, vorzugsweise öl, vorgenommen werden kann. Ohne am Kern der Erfindung etwas ^u ändern, kann die Einfüllung auch mit bekannten Mitteln zum Entleeren des Schmiermittels bzw. zum Nachfüllen ausgerüstet sein. Sie wird je nach den gegebenen Umständen des Einsatzes der Gelenkwelle an einer dafür passenden Stelle angeordnet.

Die verschiebbare Verbindung zwischen einem Anschlußzapfen und der Hohlwelle kann als Verzahnung, z. B. kunststoffbeschichtete Verzahnung, oder als Kugellängsführung ausgebildet werden. In beiden Fällen sind Durchlässe für das Schmiermittel vorgesehen, die auch den Druckausgleich innerhalb der gesamten Kon- so struktionsgruppe erleichtern.

Erfindungsgemäß weist auch die feste Verbindung zwischen einem Anschlußzapfen und der Hohlwelle Durchlässe für das Schmiermittel auf.

Die Gelenkaußenteile werden mit Vorteil so ausgebildet, daß an sie Flansche für beliebige Antriebs- bzw. Abtriebsaggregate angeschlossen werden können. Hierdurch erreicht man eine große Zahl Einsatzmöglichkeiten, ohne daß hierfür besonders ausgeführte Gelenkaußenteile vorgesehen werden müssen.

Bei allem kommt noch hinzu, daß aus gleichen, sogar austauschbaren Teilen aufgebaute Festgelenke verwendet werden. So vereinfachen und verbilligen sich Herstellung, Lagerhaltung sowie Ersatzteilbeschaffung. Andererseits erhöht sich die Stückzahlausnutzung der einzelnen Herstellungsmaschinen. Man benötigt nur einen Maschinenpark im Gegensatz zur Herstellung von Gelenkwellen, die aus zahlreichen unterschiedlichen Einzelteilen zusammengesetzt sind.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werfen nachfolgend an Hand der Zeichnungen erläutert. Eis zeigt

F i g. 1 eine Gelenkwelle, teilweise in Seitenansicht, teilweise im Längsschnitt,

Fig.2 einen Schnitt durch die Gelenkwelle nach F i g. 1 entlang der Linie A-A,

F i g. 3 einen Schnitt durch die Gelenkwelle nach F i g. I entlang der Linie E-E

F i g.4 eines der Festgelenke, teilweise im Schnitt,

F i g. 5 einen Verschiebeteil und

F i g. 6 einen Schnitt durch F i g. 5.

F i g. 1 zeigt eine Gelenkwelle 1 nach der Erfindung, teilweise im Schnitt Beide Gleichlauffestgelenke 2 sind aus gleichen Teilen aufgebaut die bei mehreren Ausführungsbeispielen der Erfindung sogar untereinander austauschbar sind. Jedes Gleichlauffes (gelenk 2 weist ein Gelenkaußenteil 4, Kugeln 5, einen Käfig 6, ein Gelenkinnenteil 7 sowie einen Faltenbalg 8 auf. Das Gelenkinnenteil 7 jedes Gleichlauffestge'rnkes 2 ist über ein drehelastisches Zwischenstück 9 an einen Anschlußzapfen 10 bzw. 11 angeschlossen. Die Anschlußzapfen 10 bzw. 11 stehen mit einer Hohlwelle 3 in Wirkverbindung. Die Hohlwelle 3 faßt die Gleichlauffestgelenke 2 zu einer nach außen abgeschlossenen Konstruktionsgruppe mit gemeinsamer Schmierung, vorzugsweise ölschmierung, und Volumenausgleich zwischen beiden Gleichlauffestgelenken zusammen.

Durch die Erfindung entsteht eine zusammenhängende Schmierkammer, in die das Schmiermittel über eine Einfüllung 12, die im dargestellten Ausführungsbeispiel aus einem elastischen Stopfen 13 und einem Schraubbolzen 14 mit Gegengewicht besteht, eingefüllt wird. Ohne am Kern der Erfindung etwas zu ändern, kann die Einfüllung auch an einer anderen Stelle der abgeschlossenen Konstruktionsgruppe vorgesehen werden.

Auf der rechten Seite der F i g. 1 und in F i g. 2 ist eine Verschiebestelle zur Aufnahme von Axialverschiebungen dargestellt Sie besteht aus einer Verzahnung 15, beispielsweise einer Keilverzahnung, die Durchlässe 19 füi das Schmiermittel aufweist, um einen ungehinderten Durchtritt des Schmiermittels zwischen der Hohlwelle 3 und den Gleichlauffestgelenken 2 sowie einen Volumenausgleich zu ermöglichen.

Die linke Seite der F i g. 1 zeigt, daß der Anschlußzapfen 10 mittels einer drehsicheren Verbindung, beispielsweise einer Verlötung 16, fest mit der Hohlwelle 3 verbunden ist. Die beiden Faltenbälge 8 sind mittels Schellen 17, 18 an den Gelenkaußenteilen 4 der Hohlwelle 3 dicht befestigt.

Die Gelenkaußenteile 4 sind so ausgebildet, daß an sie sowohl Flansche 20 als auch Lagerzapfen 21 angeschlossen werden können. Die Anordnung ist so getroffen, daß der Lagerzapfen 21 auch am rechten Gleichlauffestgelenk 2 und fter Flansch 20 am linken Festgelenk 2 angeschlossen werden können.

F i g. 3 zeigt einen Querschnitt durch die Gelenkwelle entlang der Linie E-Em Fig. 1. Deutlich sind die Durchlässe 25 für das Schmiermittel erkennbar, die auch einen ungehinderten Volumenausgleich zwischen, dem in F i g. 1 linken Gleichlauffestgelenk 2 und der Hohlwelle 3 ermöglichen.

Aus Fi g.4 läßt sich entnehmen, daß zum Anschluß eines Lagerzapfens 21 bzw. eines Flansches 20 Dehnschrauben 22 mit Spannnülsen 24 sowie Dichtungen 23 verwendet werden. Mit dem Flansch 20 wird gleichzeitig das Gelenk 2 abgeschlossen.

Als Gleichlauffesteelenke 2. die in Fiel nur hei-

spielsweise dargestellt sind, werden beliebige, jedoch in der Konstruktion bewährte Gelenke verwendet. Die Erfindung ist nicht nur auf die Benutzung des in F i g. I dargestellten Gleichlauffestgelenkes beschränkt.

Im Ausführungsbeispiel nach F i g. I bestehen das s Gelenkinnenteil 7, das drehelastische Zwischenstück sowie jeweils die Anschlußzapfen IO bzw. 11 aus einem Stück. Dieses vereinfacht die Herstellung der erfindungsgemäßen Gelenkwelle. Ohne die Erfindung zu verlassen, können jedoch auch — je nach Zweckmäßigkeit — andere Konstruktionen vorgesehen sein. Es können auch andere, an sich bekannte, drehelastische Zwischenstücke zur Anwendung kommen. Sie haben den Sinn, die Verschiebestelle, beispielsweise innerhalb der Verzahnung 15, vor Drehmomentenstößen oder Torsion zu schützen, die andernfalls zu einer Verklemmung der Verzahnung 15 führen könnten und in pnKrhpiHpnrtpn AiiopnhlirUpn pint* Avialvprtrhiphtincr

blockieren würden. Die drehelastischen Zwischenstükke 9 sorgen dafür, daß bestimmte Drehschwingungen. die beispielsweise vom Rad eines Fahrzeuges herkommen, vernichtet werden, bevor sie zu Störungen durch Torsion in den Verschiebestellen führen.

F i g. 7 zeigt ein Gleichlauffestgelenk 2 bei einer maximalen Abwinklung. Dadurch, daß ein Volumenausgleich zwischen den beiden Festgelenken einer Gejenkwelle gestattet wird, sind die Faltenbälge 8 vor Überdruck infolge Pumpwirkung und thermischer Gasentwicklung der Schmierung entlastet. Der bisher durch diese Einflüsse auf die Dichtungen ausgeübte Druck gleicht sich durch den relativ großen Raum der Hohlwelle aus. so daß sich die Faltenbälge 8 nicht, wie bisher, ausdehnen. Diese Entlastung der Faltenbälge 8 ist ein Grund dafür, daß sie zahlreiche Lastwetiisel mit einem in Fig.4 dargestellten Ablenkwinkel zwischen Lagerzapfen 21 oder Flansch 20 und der Hohlwelle 3 ohne Schwierigkeiten überstehen. Durch die Schellen 17 und 18 ist eine absolute Dichtung gegen Schmutz gewährleistet. Die erfindungsgemäße Gelenkwelle kann infolge der sicheren Dichtstellen und der Entlastung der Faltenbälge auch mit einer Schmiermittelfüllung für die gesamte Lebensdauer auskommen.

Fig.4 läßt erkennen, daß zum Anschluß des Flansches 20 oder eines Lagerzapfens 21 die gleichen Dehnschrauben 22 mit Spannhülsen 24 verwendet werden.

Die Verzahnung 15 IaBt im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Relativverschiebung zwischen dem Gelenkzapfen 11 und der Hohlwelle 3 um etwa 15 bis 20 mm zu. Diese Axialverschiebung reicht für die wesentlichen Anwendungsfälle der Erfindung aus. Ohne am Kern der Erfindung etwas zu ändern, können die Axialverschiebemöglichkeiten vergrößert werden.

Der Durchmesser des drehelastischen Zwischenstükkes 9 liegt unter dem Kerndurchmesser der Verzahnung 15. Bei besonders gelagerten Fällen kann das drehelastische Zwischenstück 9 auch ersetzt werden durch Torsionsstäbe oder durch andere federnde Elemente.

lim rplalivp Axialvrr>u-hiphiingrn zu erhalten, können auch beide Gleichlauffestgelcnke 2 über Verzahnungen 15 an die Hohlwelle 3 angeschlossen werden.

Eine andere Möglichkeit, Axialverschiebungen aufzunehmen, ist in den F i g. 5 und 6 dargestellt. Eine Hohlwelle 3a weist ein Ende auf, das eine Kugellängsführung 26 zwischen dem drehelastischen Zwischenstück 9 und der Hohlwelle 3a aufnimmt. Im einzelnen sind eine Rohrhülse 28 mit Führungsnuten 29 und ein AnschluP/apfen 30 mit Führungsnuten 31 versehen. In den Führungsnuten laufen Wälzkörper 32. Zwischen der Rohrhülse 28 und dem Anschlußzapfen 3C sind Durchlässe 35 für das Schmiermittel vorgesehen, die einen Volumen- bzw. Druckausgleich im ganzen Schmiersystem ermöglichen.

Die Rohrhülse 28 ist drehsicher im Ende der Hohlwelle 3a befestigt. Die Dichtstellen 33 und 34 gemäß F i g. 1 bleiben erhalten und brauchen keine Axialverschiebung zu übernehmen.

Die Schmiermittelfüllung erfolgt derart, daß die Funktionsteile wie Kugeln. Steuerungsteile in den Gelenken und die Verschiebestellen bei Rotation ausreichend mit Schmierstoff versorgi sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Gelenkwelle mit Festgelenken auf der Antriebs- und Abtriebsseite sowie einem die Drehmomente übertragenden, Längenausgleiche gestattenden Zwischenteil, wobei die Gelenke gleiche Gelenkaußenteile, Kugeln, Einrichtungen zum Führen der Kugeln, Gelenkinnenteile sowie Faltenbälge aufweisen und an den vom Zwischenteil abgewandten Enden geschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß das Zwischenteil als Hohlwelle (3, 3a) ausgebildet ist, welche Anschlußzapfen (10, 11, 30) der Gelenkinnenteile (7) aufnimmt, wobei wenigstens ein Anschlußzapfen relativ zur Hohlwelle verschiebbar ist, und daß durch Befestigung der Faltenbälge (8) an den Gelenkaußenteilen (4) und den äußeren Enden der Hohlwelle (3, 3a) sowie durch Schmiermitteldurchlässe (19, 25, 35) zwischen der Hohlwelle (3,Sd) und den Anschlußzapfen eine nach außen abgeschlossene Konstraktionsgruppe mit gemeinsamer Schmierung und Volumenausgleich zwischen beiden Gleichlauffestgelenken gebildet ist.

2. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Anschlußzapfen (11) relativ zur Hohlwelle (3,3a) verschiebbar sind.

3. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Anschlußzapfen (11) relativ zur Hohlwelle (3, 3a) verschiebbar, der andere (10) fest mit ihr verbunden ist.

4. Gelenkwel!? iiach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlwelle (3,3a) mit einer Einrichtung zum Einfüllen (12) für das Schmiermittel versehen ist.

5. Gelenkwelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Verbindung zwischen einem Anschlußzapfen (11) und der Hohlwelle (3) als Verzahnung (15) mit Durchlässen (19) für das Schmiermittel ausgebildet ist.

6. Gelenkwelle nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiebbare Verbindung zwischen einem Anschlußzapfen (30) und der Hohlwelle (3a) als Kugellängsführung (26) mit Durchlässen (35) für das Schmiermittel ausgebildet ist.

7. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die feste Verbindung (16) zwischen einem Anschlußzapfen (10) und der Hohlwelle (3) Durchlässe (25) für das Schmiermittel aufweist.