DE3320760C2 - Antriebswelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Antriebswelle aus einem Faserverbundwerkstoff zu schaffen, die unter Verwendung billiger Faserstoffe eine hohe Schwingungsfestigkeit aufweist. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Welle derart aus zwei Wellenteilen zusammengesetzt ist, daß ein integriert auf der Welle anzuordnendes Zwischenlager unlösbar montierbar ist.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Antriebswelle in Form einer Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei zueinander beweglich angeordneten Maschinenteilen, insbesondere von einem Kraftfahrzeugschaltgetriebe zu einem Kraftfahrzeugdifferentialgetriebe, insbesondere mit einer oder mehreren Anwinkelungsstellen, die durch als radiale Erweiterung der Antriebswelle dargestellte Wülste gebildet sind, mit einstückig angeformten Befestigungsflanschen.
• Eine Antriebswelle der vorstehend genannten Art aus faserverstärktem Kunststoff, bei der die Befestigungsflansche einstückig angeformt sind, ist bekannt (DE-OS 20 58 016). Hierbei werden zur Erhöhung der Festigkeit Fasern mit hohem E-Modul verwendet, die unter bestimmten Winkeln in den einzelnen Lagen gewickelt werden. Bei Wellen dieser Art ist aufgrund einer relativ geringen Biegesteifigkeit bei längeren Wellensträngen eine abstützungsfreie Anordnung nicht möglich, da sonst die kritische Drehzahl der ungeteilten Welle im Betrieb erreicht würde. Eine Zwischenabstützung bedingt bei einstückig angeformten Flanschen in der Regel eine Teilung des Wellenstrangs.
• Eine Antriebswelle aus faserverstärktem Kunststoff, jedoch mit separat angesetzten Flanschen mit mehreren eine begrenzte Abwinkelung ermöglichenden Wülsten, ist als solche ebenfalls bekannt (US-PS 41 73 128).
• Eine Lageranordnung für die Zwischenabstützung von relativ groß und lang dimensionierten Antriebs- und Triebwellen schwerer Arbeitsmaschinen, beispielsweise von Förderanlagen, die auf einer Teilung des Wellenstranges und der Verwendung eines besonderen Kupplungsbolzens beruht, ist ebenfalls bekannt (DE-PS 28 49 674). Auf diesen Kupplungsbolzen, der den gleichen Durchmesser wie die aus Vollmaterial bestehenden langen Antriebswellen aufweist, sind Kupplungshülsen aufgeschoben, die ein aufgeschobenes Wälzlager axial abstützen. Der Innendurchmesser des Lagerinnenringes hat dabei günstigstenfalls den Wellendurchmesser des Antriebsstranges.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine geeignete Zwischenlageranordnung für eine Antriebswelle aus faserverstärktem Kunststoff der eingangs genannten Art bereitzustellen.
• Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Antriebswelle zum Zwecke der Anordnung eines Zwischenlagers aus zwei axial hintereinanderliegenden, im Bereich des Zwischenlagers über eine geklebte Steckverbindung miteinander verbundenen Teilen besteht, und daß der Innendurchmesser des Lagerinnenrings des Zwischenlagers kleiner als der Außendurchmesser der Antriebswelle ist, wobei der Lagerinnenring von durch die Wellenteile gebildeten Absätzen gehalten wird.
• Hiermit wird die Möglichkeit gegeben, ein Wälzlager von geringer Größe mit gegenüber dem Wellendurchmesser reduziertem Innendurchmesser zu verwenden, wobei die axiale Festlegung des Wälzlagers und die Verbindung der geteilten Welle mit einfachen, an den Werkstoff angepaßten konstruktiven Mitteln erfolgt. Dies betrifft sowohl die Formgebung als auch die Ausführung als Klebeverbindung.
• Bei angemessener Kapazität des Lagers können so die Kosten und das Gewicht von Welle und Zwischenlager unter Beseitigung aller Festigkeits- und Biegeschwingungsprobleme gering gehalten werden.
• Es können hierbei durch die Anordnung des Zwischenlagers die Vorteile faserverstärkter Kunststoffwellen, wie geringes Gewicht und hohe Eigendämpfung auch für längere Wellen und geringerwertige Faserwerkstoffe beibehalten werden.
• Das Zwischenlager ermöglicht die Verwendung von Fasern niedriger Festigkeit, z. B. von Glasfasern anstelle der sonst üblichen Kunststoffasern bei einteiligen Lösungen ohne Zwischenlager bei einer vorgegebenen Länge der Wellenverbindung.
• Nach einer besonderen Ausgestaltung der Erfindung ist der Lagerinnenring zwischen einem durch eine Abstufung an dem einen Wellenteil vorgesehenen ersten Absatz und einem durch eine überlappende Verbindung beider Wellenteile durch die Stirnfläche des anderen Wellenteils gebildeten weiteren Absatz gehalten.
• Bei dieser Ausführung muß nur eines der beiden Wellenteile mit einem durch eine Abstufung gebildeten Absatz versehen werden, während das zweite Wellenteil durchgehend mit gleichem Durchmesser gewickelt werden kann.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung sind in den Lagerinnenring reichende Bereiche beider Wellenteile stumpf und über einen Einsatz aneinander befestigt, wobei die Absätze an beiden Wellenteilen durch Kantenausbrüche bzw. Abstufungen gebildet sind.
• Hierdurch ist die Verbindungsstelle der beiden Wellenteile vorteilhaft innerhalb des Stützbereiches des Zwischenlagers angeordnet.
• In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist der Lagerinnenring auf einem die Wellenteile verbindenden Einsatz angeordnet und über durch die Stirnflächen der Wellenteile in Verbindung mit dem Einsatz gebildete Absätze gehalten.
• Hierdurch sind identische Wellenteile einfachster Gestaltung möglich.
• Nachstehend wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.
• Es zeigt
• Fig. 1 einen Teil-Längsschnitt durch eine Antriebswelle
• Fig. 2 einen Teil-Längsschnitt durch eine Antriebswelle mit mehreren einander nachgeschalteten Wülsten
• Fig. 3 einen Teilschnitt durch die Verbindungsstelle beider Wellenteile innerhalb eines Zwischenlagers
• Fig. 4 die Befestigung des Lagerinnenringes auf dem Einsatz.
• Die in der Fig. 1 dargestellte Antriebswelle 1 setzt sich im wesentlichen aus den beiden Wellenteilen 7 und 8 zusammen. Die beiden Wellenteile 7 und 8 sind im Bereich des Zwischenlagers 4 derart überlappend miteinander verbunden, daß ein dem Zwischenlager 4 zugeordneter Lagerinnenring 5 zwischen einem am Wellenteil 7 angeordneten Absatz 6 und einem durch die Überlappung der beiden Wellenteile 7 und 8 gebildeten weiteren Absatz 6 a gehalten ist. Beidseitig des Zwischenlagers 4 ist an der in der Fig. 1 dargestellten Antriebswelle 1 je eine eine begrenzte Abwinklung zulassende Wulst 3 vorgesehen.
• Das Wellenteil 7 ist endseitig mit einem Befestigungsflansch 2 versehen, welcher einstückig aus dem faserverstärkten Kunststoff angeformt ist.
• In der Fig. 2 ist eine Antriebswelle 1 dargestellt, die an einer Seite des Zwischenlagers im Verlauf des Wellenteils 8 mit zwei Wülsten 3 versehen ist, so daß im Bereich des Wellenteils 8 eine größere Abwinkelung möglich ist.
• In der Fig. 3 ist ein Abschnitt einer Antriebswelle dargestellt, bei der die beiden Wellenteile 7 und 8 unterhalb des inneren Lagerringes 5 miteinander verbunden sind. Zur Verstärkung der Verbindungsstelle ist innerhalb der beiden Wellenteile 7 und 8 ein Einsatz 9 vorgesehen.
• Die Fig. 4 zeigt die Halterung des Lagerinnenringes 5, auf dem beide Wellenteile 7 und 8 verbindenden Einsatz 9. Der Lagerinnenring 5 wird dabei von den beidseitig stumpf gegen ihn anstoßenden Wellenteilen 7 und 8 axial gehalten.

Claims (4)

1. Antriebswelle in Form einer Hohlwelle aus faserverstärktem Kunststoff zur Übertragung von Drehmomenten zwischen zwei zueinander beweglich angeordneten Maschinenteilen, insbesondere von einem Kraftfahrzeugschaltgetriebe zu einem Kraftfahrzeugdifferentialgetriebe, insbesondere mit einer oder mehreren Anwinkelungsstellen, die durch als radiale Erweiterung der Antriebswelle dargestellte Wülste gebildet sind, mit einstückig angeformten Befestigungsflanschen, dadurch gekennzeichnet,
daß die Antriebswelle zum Zwecke der Anordnung eines Zwischenlagers aus zwei axial hintereinanderliegenden, im Bereich des Zwischenlagers über eine geklebte Steckverbindung miteinander verbundenen Teilen besteht, und
daß der Innendurchmesser des Lagerinnenrings des Zwischenlagers kleiner als der Außendurchmesser der Antriebswelle ist, wobei der Lagerinnenring von durch die Wellenteile gebildeten Absätzen gehalten wird.

2. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lagerinnenring (5) zwischen einem durch eine Abstufung an dem einen Wellenteil (7) gebildeten Absatz (6) und einem durch eine überlappende Verbindung beider Wellenteile (7, 8) durch die Stirnfläche des anderen Wellenteils (8) gebildeten weiteren Absatz (6 a) gehalten ist (Fig. 1 und 2).

3. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lagerinnenring (5) zwischen zwei durch Ausbrüche an beiden Wellenteilen (7, 8) gebildeten Absätze gehalten ist, wobei in den Lagerinnenring (5) reichende Bereiche beider Wellenteile (7, 8) stumpf aneinanderstoßen und über einen Einsatz (9) miteinander verbunden sind (Fig. 3).

4. Antriebswelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Lagerinnenring (5) zwischen zwei Absätzen gehalten ist, die durch die Stirnflächen der beiden Wellenteile (7, 8) in Verbindung mit einem Einsatz (9) gebildet sind, über den die beiden Wellenteile miteinander verbunden sind, wobei der Lagerinnenring (5) unmittelbar auf dem Einsatz angeordnet ist (Fig. 4).