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DE2849541A1 - Kreuzgelenkwelle - Google Patents

Kreuzgelenkwelle

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Publication number
DE2849541A1
DE2849541A1 DE19782849541 DE2849541A DE2849541A1 DE 2849541 A1 DE2849541 A1 DE 2849541A1 DE 19782849541 DE19782849541 DE 19782849541 DE 2849541 A DE2849541 A DE 2849541A DE 2849541 A1 DE2849541 A1 DE 2849541A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
shaft
joint
external toothing
universal joint
fork
Prior art date
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Application number
DE19782849541
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English (en)
Inventor
Josef Dipl Ing Schultenkaemper
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gelenkwellenbau GmbH
Original Assignee
Gelenkwellenbau GmbH
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Publication date
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Priority to IT7905250A priority patent/IT1207880B/it
Priority to DD79216775A priority patent/DD146990A5/de
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C3/00—Shafts; Axles; Cranks; Eccentrics
    • F16C3/02—Shafts; Axles
    • F16C3/03—Shafts; Axles telescopic
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/02—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions
    • F16D3/06—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive adapted to specific functions specially adapted to allow axial displacement
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/26—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected
    • F16D3/38—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another
    • F16D3/382—Hooke's joints or other joints with an equivalent intermediate member to which each coupling part is pivotally or slidably connected with a single intermediate member with trunnions or bearings arranged on two axes perpendicular to one another constructional details of other than the intermediate member
    • F16D3/387—Fork construction; Mounting of fork on shaft; Adapting shaft for mounting of fork

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  • Shafts, Cranks, Connecting Bars, And Related Bearings (AREA)
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Description

Gelenkwellenbau GmbH 6. November 197 8
Westendhof 7-9 St/He "' ■
4300 Essen 1 G 15
Kreuzgelenkwelle
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.
Es sind Gelenkwellen bekannt (z.B. 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. Will man diese Nachteile vermeiden, so
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G 15 - St/He - «i - 6. November 1978
wird der Profilzapfen im Durchmesser kleiner ausgeführt, was jedoch wiederum den Nachteil mit sich bringt, daß die Torsionsbeanspruchung erheblich ansteigt. Es ist darüber hinaus eine hohe Flächenpressung aufgrund des kleinen Durchmessers
in der Keilwellenverzahnung zu erwarten, dies ist nicht ohne weiteres zu kompensierens da die Länge der Keilwellenverzahnung von der auszuführenden Verschiebung festliegt.
Es sind weitere Kreuzgelenkwellen bekannt (z.B. DE-PS 821
bei denen der Zapfen zusammen mit der Gelenkgabel ausgebohrt ists so daß nur eine Gewichtsersparnis erreicht wird. Eine
aufgebohrte Gelenkgabel besitzt jedoch den Nachteil, daß die Biegesteifigkeit herabgesetzt wird5 denn es besteht die Gefahr der Aufbiegung. Eine Aufbiegung der Gelenkgabel beeinflußt die Lagerfunktion nachteiligs denn es ist eine erhöhte spezifische Lagerbelastung zu verzeichnen, so daß die Lebens dauer der Gelenkwelle sehr stark reduziert wird.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, eine Kreuzge lenkwelle zu schaffen, bei der durch die Konstruktion der
Einzelteile Gewicht eingespart wird und zugleich durch Reduzierung der Axialkräfte in der Profilverschiebung eine Erhöhung der Lebensdauer erreicht wird, unter Beibehaltung der Drehmomentkapazität und Verdrehsteifigkeit der Gelenkgabel.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß das Anschlußteil und das Verbindungsteil hohl ausgebildet sind, wobei
das die Außenverzahnung aufweisende Teil ein Verhältnis von
Außendurchmesser zum lichten Innendurchmesser von kleiner
oder gleich 1,2 besitzt.
Vorteilhaft ist bei einer derartigen Konstruktion, daß bei
einen vergrößerten Außendurchmesser die Axialkräfte in der
Profilverschiebung entsprechend kleiner werden und daß dabei
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G 15 - St/He - 5 - 6. November 1978
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 Mittelachse bis zur Keilwellenverzahnung günstiger wird und die entsprechende Flächenpressung 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 Verwendung eines dünnwandigen Anschlußteiles, die Drehmomentkapazität bestehen bleibt, bedarf es nur einer Verstärkung des Anschlußteiles um 4 bis 10 % gegenüber einer massiven Welle gleichen Widerstandsmomentes , wobei jedoch das Gewicht dieser Welle auf 70 bis 60 % sinkt.
Wird eine Kreuzgelenkwelle für einen gewissen Rotationsdurchmesser mit einem bestimmten zu übertragenden Drehmoment ausgelegt, so ist nach einem weiteren wesentlichen Merkmal vorgesehen, daß das Verhältnis von Rotationsdurchmesser der Gelenkgabel zum Außendurchmesser des die Außenverzahnung aufweisenden Teiles kleiner oder gleich 1,7 ist.
Es läßt sich hierbei vorteilhaft vom Rotationsdurchmesser ausgehend der Außendurchmesser des die Außenverzahnung aufweisenden Teiles der Profilverschiebung bestimmen, so daß nach Festlegung dieses Außendurchmessers sich die Wandstärke des rohrförmigen Verbindungsteiles ermitteln läßt.
Des weiteren ist vorgesehen, daß die die Außenverzahnung aufweisende Welle als Profilzapfen und einteilig mit der
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6 15 - St/He - 6 - 6. November 1978
Gelenkgabel ausgebildet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist eine Herstellung des Profilzapfens durch Ausbohrung des Kernes vorgesehen.
Nach einem weiteren wesentlichen Merkmal ist vorgesehen, daß die die Außenverzahnung 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 Napf hergestellt, so daß nach Verschweißen beider Teile der gewünschte Mitnehmer hergestellt ist, wobei die Außenverzahnung im Zieh- pder 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 Außenverzahnung aufweisenden Hohlwelle als Ziehoder Preßteil unlösbar verbunden ist und in einer·entsprechenden Innenverzahnung einem mit der Gelenkgabel verbundenen Anschlußteil aufgenommen ist.
Bevorzugte Ausführungsbeispxele nach der Erfindung sind in den Zeichnungen schematisch dargestellt.
Es zeigt:
Fig.l eine Kreuzgelenkwelle mit zwei Kreuzgelenken und einer Verbindungswelle, teils geschnitten
Fig. 2 eine Gelenkgabel mit einem hohl ausgebildeten Profxlzapfen als einteilige Ausführung im Schnitt dargestellt
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G 15 - St/He - 7 - 6. November 1978
Fig. 3 eine GelenTcgabel mit einem als Tief ziehteil
hergestellten Profilzapfen
Fig. 4 eine Kreuzgelenkwelle im Schnitt im Prinzip
wie in Fig. 1 dargestellt, jedoch mit dem Unterschied, daß das die Außenverzahnung enthaltende Tiefziehteil mit der Verbindungswelle verschweißt ist.
Die in 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. Ober eine Profilverzahnung 7 sind die Kreuzgelenke 3 und U 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 geleitet. Die Welle 5 ist mit einem inneren Hohlraum 8 versehen..
In Fig. 2 ist die Welle 5 in vergrößertem Maßstab als Einzelteil dargestellt. Die Welle 5 ist mit der zugehörigen Gelenkgabel 9 einteilig, wobei der innere Bereich der Gelenkgabel 9 geschlossen ausgeführt ist, d.h., der Hohlraum 8 der Welle 5 ist zur Gelenkgabel 9 hin, nicht durchgehend ausgebildet. Auf dem Außenumfang der Welle 5 ist die der.Drehmomentübertragung dienende Außenverzahnung 7 aufgebracht.
Diese Außenverzahnung 7 weist einen Außendurchmesser D auf, der zu dem Innendurchmesser d der Welle 5 in einem Verhältnis steht.
Dieses Verhältnis lautet:
1,2
d
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6 15 - St/He - 8 - 6· November 19 7
Der Außendurchmesser D der Außenverzahnung 7 ist wiederum in einem bestimmten Verhältnis zum Rotationsaußendurchmesser R der Gelenkgabel 9 angeordnet.
Dieses Verhältnis lautet:
- ^ 1,7
D
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsform eines Wellenabschnittes 1 gezeigt. Hierbei ist die Gelenkgabel 9 als Einzelteil hergestellt und wird mit einem tiefgezogenen Profilnapf 10 durch z.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 Außendurchmesser D zum Innendurchmesser d sowie auch zum Rotationsdurchmesser R, in dem Verhältnis der Fig. 2 ausgebildet. Um die entsprechende Steifigkeit zu erreichen, ist auch hier die Gelenkgabel 9 geschlossen zur Drehachse hin-, ausgeführt.
In Fig. 4 ist eine weitere Ausführungsform einer Gelenkwelle gezeigt, die im Prinzip der in Fig. 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 Innenverzahnung aufweist, die mit der die Außenverzahnung 7 enthaltenden Verbindungswelle 12 verbunden ist. Auch hier ist der Außendurchmesser D der Außenverzahnung im Verhältnis zum Innendurchmesser d der Hohlwelle 6 und im entsprechenden Verhältnis zum Rotationsdurchmesser R der entsprechenden Ge- ■
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G 15 - St/He - 9 - 6. November 1978
1erikgabel. 9 angeordnet. Auch in der Fig. 4 sind beide Gelenkgabeln 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.
03 0021/0405

Claims (1)

  1. Gelenkwellenbau GmbH 6. November 1978
    Wes-tendhof 7-9 St/He
    Essen 1 G 15
    Patentansprüche
    i.J Kreuzgelenkwelle bestehend aus zwei Kreuzgelenken und einer beide verbindenden Verbindungswelie, 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, dadurch gekennzeichnet,
    daß das Anschlußteil (11) und das Verbindungsteil (12) hohl ausgebildet sind, wobei das die Außenverzahnung (7) aufweisende Teil ein Verhältnis von Außendurchmesser (D) zum lichten Innendurchmesser (d) von kleiner oder gleich 1,2 besitzt.
    2. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    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. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die die Außenverzahnung (7) aufweisende Welle (5)
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    G 15 - St/He - ? - 6. November 1978
    als Profilzapfen und einteilig mit der Gelenkgabel (9) ausgebildet ist.
    H. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die die Außenverzahnung (7) aufweisende Welle (5) als Zieh- oder Preßteil hergestellt ist und mit der Gelenkgabel (9) unlösbar verbunden ist.
    5. Kreuzgelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
    daß die Verbindungswelle (12) mit einer die Außenverzahnung aufweisenden Hohlwelle (6) als Zieh- oder Preßteil unlösbar verbunden ist und in einer entsprechenden Innenverzahnung einem mit der Gelenkgabel (9) verbundenen Anschlußteil (11) aufgenommen ist.
    030021/0405
DE19782849541 1978-11-15 1978-11-15 Kreuzgelenkwelle Ceased DE2849541A1 (de)

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