DD146990A5 - Kreuzgelenkwelle - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet des Maschinenbaues und betrifft eine Kreuzgelenkwelle. Ziel der Erfindung ist es, die Herstellungskosten zu reduzieren und die Lebensdauer zu erhoehen. Die Aufgabe besteht darin, durch die Konstruktion der Einzelteile Gewicht einzusparen, die Axialkraefte in der Profilverschiebung zu reduzieren sowie die Drehmomentkapazitaet und Verdrehsteifigkeit der Gelenkgabel beizubehalten. Erfindungsgemaesz sind Anschluszteil und Verbindungsteil hohl ausgebildet, wobei das die Profilverzahnung aufweisende Teil ein Verhaeltnis von Auszendurchmesser zum lichten Innendurchmesser von kleiner oder gleich 1,2 besitzt. Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Verhaeltnis vom Rotationsdurchmesser der Gelenkgabel zum Auszendurchmesser des die Profilverzahnung aufweisenden Teiles kleiner oder gleich 1,7. Ferner ist d.d. Pofilverzahnung aufweisende Welle als Profilzapfen und einteilig mit der Gelenkgabe ausgefuehrt. Zweckmaeszigerweise ist die die Profilverzahnung aufwei. Welle als Zieh- und Preszteil hergestellt und mit der Gelenkwelle unloesbar verbunden.

Description

/m\vendun5_s{.;£'biet,, der Erfindung

Die Erfindung betrifft eine Kreuzgelenkwelle, bestehend", aus zwei Kreuzgelenken und·einer beide verbindenden Verbindungswelle, wobei ein verzahntes Anschlußteil fest mit einer Gelenkgabel eines Kreuzgelenkes verbunden ist und mit einem eine entsprechende Verzahnung aufweisenden Verbindungsteil der Verbindungswelle zusammenarbeitet und undrehbar, jedoch axial verschiebbar zu dieser angeordnet ist und daß die Gelenkgabel in ihrem der Drehachse zugewandten Bereich geschlossen ausgebildet ist.

Charakteristik der bekannten technischen Lösungen

Es sind Gelenkwellen bekannt (z. 3. DE-AS 1 910 284), bei denen die Gelenkgabel einteilig mit dem Profilzapfen hergestellt ist und aus Vollmaterial" besteht. Aufgrund einer derartigen Konstruktion eines Profilzapfens aus Vollmaterial wird einerseits ein hohes Gewicht erreicht, und andererseits läßt sich dadurch eine kostenungünstige, teuere Herstellung nicht vermeiden. Y/ill man diese Iiachteile vermeiden, so wird der Profilzapfen im Durchmesser kleiner ausgeführt, was jedoch wiederum den Nachteil mit sich bringt, daß die Torsionsbeanspruchung erheblich ansteigt. lic ist darüber hinaus eine hohe IPlächenpressung aufgrund des kleinen Durchmessers in der Keilwellenverzahnung zu erwarten, dies ist nicht ohne weiteres zu kompensieren, da die Länge der Keilwellenverzahnung von der auszuführenden Verschiebung festliegt.

Es sind weitere Kreuzgelenkwellen bekannt (z. B. DE-PS 821 449), bei denen der Zapfen zusammen mit der Gelenkgabel ausgebohrt ist, so daß nur eine Gewichtsersparnis erreicht wird. Eine aufgebohrte Gelenkgabel besitzt jedoch den

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Bachteil, daß die Biegesteifigkeit herabgesetzt wird, denn es besteht die Gefahr der Aufbiegung. Eine Aufbiegung der Gelenkgabel beeinflußt die Lagerfunktion nachteilig, denn es ist eine erhöhte spezifische Lagerbelastung zu verzeichnen, so daß die Lebensdauer der Gelenkwelle sehr stark reduziert wird.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht darin, eine kostengünstige Herstellung der Kreuzgelenkwelle zu erreichen und die Lebensdauer zu erhöhen.

Darlegung des V/es ens der Erfindung

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Kreuzgelenkwelle zu schaffen, bei der durch die Konstruktion der Einzelteile Gewicht eingespart wird und bei' der die Axialkräfte in der Profilverschiebung reduziert sind sowie die Drehmomentkapazität und Verdrehsteifigkeit der Gelenkgabel beibehalten werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Anschlußteil und das Verbindungsteil hohl ausgebildet sind, wobei das die Profilverzahnung aufweisende Teil ein Verhältnis von Außendurchmesser zum lichten Innendurchmesser von kleiner oder gleich 1,2 besitzt.

Vorteilhaft ist bei einer derartigen Konstruktion, daß bei einem vergrößerten Außendurchmesser, die Axialkräfte -in der Profilverschiebung entsprechend kleiner werden und daß dabei die spezifische·Belastung in der Profilverzahnung entsprechend reduziert wird, so daß die Standzeit günstig beeinflußt wird. Die Axialkräfte werden mit zunehmender Vergrößerung des Durchmessers geringer, da der Hebelarm von Mittel-

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achse bis zur Keilwellenverzahnung günstiger wird und die entsprechende Plächenpressung in der Keilwellenverbindung ebenfalls kleiner wird. Des weiteren ist von Vorteil, daß durch die Verwendung eines dünnwandigen rohrförmigen Anschlußteils entsprechend dem vorgeschlagenen Verhältnis eine Gewichtsersparnis erreicht wird. Denn: Wird eine Welle mit 0,3 bis 0,4 des Außendurchmessers hohl ausgeführt, so nimmt das Widerstandsmoment nur um 0,8 bis 2,6 % ab, das Gewicht dagegen um 9 bis 16 %. Um zu erreichen, daß bei Verwendimg eines dünnwandigen Anschlußteiles die Drehmomentkapazität bestellen bleibt, bedarf es nur einer Verstärkung des Anschlußteiles um 4 bis 10 % gegenüber einer massiven Welle gleichen Widerstandmomentes, wobei jedoch das Gewicht dieser Welle auf 70 bis 60 ^cß> sinkt.

Wird eine Kreuzgelenkwelle für eineii gewissen Rotationsdurchmesser mit einem bestimmten zu übertragenden Drehmoment ausgelegt, so ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß das Verhältnis von Rotationsdurch·*· messer der Gelenkgabel zum Außendurchmesser des die Profilverzahnung aufweisenden Teiles kleiner oder gleich 1,7 ist.

Es läßt sich hierbei vorteilhaft vom Rotationsdurchmesser ausgehend der Außendur diine ss er des die Profilverzahnung aufweisenden Seiles der Profilverschiebung bestimmen, so daß nach !Festlegung dieses Außendurchmessers sich die V/and-.stärke des rohrförmigen Verbindungsteiles ermitteln läßt.

Des weiteren ist vorgesehen, daß. die die Profilverzahnung aufweisende Welle als Profilzapfen und einteilig mit der Gelenkgabel ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Herstellung des Profilzapfens durch Ausbohrung des Kernes vorgesehen.

Iiach einem weiteren wesentlichen Lierkmal ist vorgesehen,

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daß die die Profilversalirrung aufweisende Welle als Zieh- und Preßteil hergestellt ist und mit der Gelenkgabel unlösbar .verbunden ist. Bei einer derartigen Konstruktion wird die Gelenkgabel separat und der Profilzapfen als tiefgezogener IJapf hergestellt, so daß nach Verschweißen beider Teile der gewünschte Mitnehmer hergestellt ist, wobei die Außenverzahnung im Zieh- oder Preßprozeß oder separat angebracht wird. Es ist dabei unerheblich, ob der .Profilnapf einen geschlossenen Boden oder eine Bohrung besitzt.

Darüber hinaus ist vorgesehen, daß die Verbindungswelle mit einer die Profilverzahnung aufweisenden Hohlwelle als Ziehoder Preßteil unlösbar verbunden ist und in einer entsprechenden Innenverzahnung einem mit der Gelenkgabel verbundenen Anschlußteil aufgenommen ist.

Ausführung sbeispiel

Bevorzugte Ausführungsbeispiele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Pig. 1 : eine Kreuzgelenkwelle mit zwei Kreuzgelenken und einer Verbiiidungswelle, teils geschnitten;

Pig. 2: eine Gelenkgabel mit einem hohl ausgebildeten Profilzapfen als einteilige Ausführung im Schnitt dargestellt;

Pig. 3: eine Gelenkgabel mit einem als Tiefziehteil hergestellten Profilzapfen;

Pig. 4: eine Kreuzgelenkwelle' im Schnitt.im Prinzip wie in Pig. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß das die Außenverzahnung enthaltende Tiefziehteil mit der Verbiiidungswelle verschweißt ist.

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Diebin Fig. 1 gezeigte Gelenkwelle umfaßt zwei koaxiale' Gelenkwellenabschnitte 1 und 2, die an ihren äußeren Enden Kreuzgelenke 3 und 4 tragen. Der Gelenkwellenabschnitt 1 besitzt eine Welle 5· Über eine Profilverzahnung 7 sind die Kreuzgelenke 3 und 4 mittels Welle 5 und Anschlußteil 11 und Verbindungswelle 12 miteinander undrehbar, jedoch axial verschiebbar verbunden. Das Drehmoment, welches vom Kreuzgelenk 3 auf das Kreuzgelenk 4 übertragen werden soll, wird über die Profilverzahnung 7 geleitete Die Welle 5 ist mit einem inneren Hohlraum 8 versehen.

In Pig. 2 ist die Welle 5 in vergrößertem Maßstab als Einzelteil dargestellt. Die Welle 5 ist mit der augehörigen Gelenkgabel 9 einteilig, wobei der innere Bereich der Gelenkgabel 9 geschlossen ausgeführt ist, d. h., der Hohlraum 0 der Welle 5 ist zur Gelenkgabel 9 hin nicht durchgehend ausgebildet. Auf dem Außenumfang der V/elle 5 ist die der Drehmomentübertragung dienende Profilverzahnung 7 aufgebracht.

Diese Profilverzahnung 7 weist einen Außendurchmesser D auf, der zu dem Innendurchmesser d der Welle 5 in einem Verhältnis steht.

Dieses Verhältnis lautet:

d" ^{Ä 1}»²

Der Außendurchmesser D der Profilverzahnung 7 ist wiederum in einem bestimmten Verhältnis zum Rotationsaußendurchmesser R der Gelenkgabel 9 angeordnet.

Dieses Verhältnis lautet:

S ^ 1.7.

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In Fig« 3 ist eine weitere Ausführungsform einer Gelenkwellenabschnittes 1 gezeigt. Hierbei ist die Gelenkgabel 9 als Einzelteil hergestellt und wird mit einem tiefgezogenen Profilnapf 10 durch Z₀ B. Schweißen fest verbunden. Der Profilnapf 10 ist mit der entsprechenden Profilverzahnung 7 auf seiner Außenfläche versehen und auf seinem dem Gelenkwellenabschnitt 2 zugewandten Ende geschlossen oder auch mit einer Bohrung versehen. Auch bei diesem Ausführungsbeispiel ist der Außendurchrnesser D zum Innendurchmesser d BOYtIe auch zum Rotationsdurchmesser R in dem Verhältnis der Pig. 2 ausgebildet. Um die entsprechende Steifigkeit zu erreichen, ist auch hier die Gelenkgabel 9 geschlossen, zur Drehachse 13 hin, ausgeführt·

In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Gelenkwelle gezeigt, die im Prinzip der in Pig. 1 entspricht, mit dem Unterschied, daß der Gelenkwellenabschnitt 1 mit seinem Kreuzgelenk 3 eine Gelenkgabel 9 besitzt, die mit einem Anschlußteil 11 versehen ist, welches eine Innenverzalmung aufweist, die mit der die Profilverzahnung 7 enthaltenden Verbindungswelle 12 verbunden ist. Auch hier ist der Außendurchmesser D der Profilverzahnung 7,im Verhältnis

^und zum Innendurchmesser d der Hohlwelle 6/im entsprechenden Verhältnis zum Rotationsdurchmesser R der entsprechenden Gelenkgabel 9 angeordnet. Auch in' der Pig, 4- sind beide Gelenkgabeln 9 zur Drehachse 13 hin geschlossen ausgeführt, und durch das Anschlußteil 11 und die Hohlwelle 6, die beide als dünnwandige Ausführung hergestellt sind, entsteht eine sehr leichte Gesamtkonstruktion.

Claims (6)

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   Erfindungsanspruch

   KreuzgelenkwelLe, bestehend aus zwei Kreuzgelenken und einer beide verbindenden Verbindungsv/eHe, wobei ein verzahntes Anschlußteil fest mit einer Gelenkgabel eines Kreuzgelenkes verbunden ist und mit einem eine entsprechende Verzahnung aufweisenden Verbindungsteil der Verbindungswelle zusammenarbeitet und undrehbar, jedoch axial verschiebbar zu dieser angeordnet ist und daß die Gelenkgabel in ihrem der Drehachse zugewandten Bereich geschlossen ausgebildet ist, gekennzeichnet dadurch, daß das Anschlußteil (11) und die Verbindungswelle (12) hohl ausgebildet sind, wobei das die Profilverzahnung (7) aufweisende Teil ein Verhältnis von Außendurchmesser (D) zum lichten Innendurchmesser (d) von kleiner oder gleich 1,2 besitzt.
2. 2. Kreuzgelenkwelle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß das Verhältnis von Rotationsdurchmesser (R) der Gelenkgabel (9) zum Außendurchmesser (D) des die Außenverzahnung (7) aufweisenden Teiles kleiner oder gleich 1,7 ist·
3. 3. Kreuzgelenkwelle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die die Profilverzahnuiig (7) aufweisende Welle (5) als Profilzapfen und einteilig mit der Gelenkgabel (9) ausgebildet ist.
4. 4. Kreuzgelenkwelle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die die Profilverzahnung (7) aufweisende Welle (5) als Zieh- oder Preßteil hergestellt ist und mit einer Gelenkgabel (9) unlösbar verbunden ist.
5. 5. Kreusgelenkwelle nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß die Verbindungswelle (12) mit einer die Außenver-
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   zahnung aufv/eisenden Hohlwelle (6) als Zie- oder Preßteil unlösbar verbunden ist und in einer entsprechenden Innenverzahnung einem mit der Gelenlcgabel (9) verbundenen Anschlußteil (11) aufgenommen ist₀

   äte