LUTZ, Mathias (Belthlestrasse 41, Tübingen, 72070, DE)
BÄCHLE, Ewald (In den Reben 26, Hausach, 77756, DE)
SZENTMIHÀLYI, Volker (Lindenmatte 1, Gutach, 77793, DE)
LUTZ, Mathias (Belthlestrasse 41, Tübingen, 72070, DE)
BÄCHLE, Ewald (In den Reben 26, Hausach, 77756, DE)
Patentansprüche
1. Verbindungsanordnung zwischen einem gegenüber einem Aggregat axial fest gelagerten Wellenzapfen und einem an diesem verdrehfest anlenkbaren Gelenkteil, wobei eine über ihr Innengewinde auf das
Außengewinde des Wellenzapfens aufschraubbare Wellenmutter ein weiteres Gewinde besitzt, auf das eine weitere Mutter über ihr Gegengewinde aufschraubbar ist und zwischen dieser und dem auf dem Wellenzapfen verdrehfest anlenkbaren Gelenkteil eine zumindest in Achsrichtung wirksame formschlüssige Verbindung herstellbar ist.
2. Verbindungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung eine lösbare Verbindung ist.
3. Verbindungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung eine Schnapp- Verbindung ist.
4. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 3 dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung eine entriegelbare Schnappverbindung ist. auf der weiteren Mutter.
10. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 , 8 oder
9, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde auf dem Gelenkinnenteil und dessen Gegengewinde auf der weiteren Mutter eine andere Steigung haben als das Gewinde auf der Wellenmutter und dessen Gegengewinde auf der weiteren Mutter.
11. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Wellenmutter und weiterer Mutter eine Dichtung vorgesehen ist.
12. Verbindungsanordnung, wobei das drehfest am Wellenzapfen anlenkbare Gelenkteil das Gelenkinnenteil eines Gleichlauffestgelenkes ist und zwischen dessen Gelenkaußenteil und dem Gelenkinnenteil eine Dichtung vorgesehen ist, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine weitere Dichtung zwischen der weiteren Mutter und dem Gelenkinnenteil vorgesehen ist.
13. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine zwischen der weiteren Mutter und dem Gelenkteil vorgesehene zusätzliche Dichtung unter axialer
5. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 4 dadurch gekennzeichnet, dass die Schnappverbindung eine bajonettartige Verbindung ist.
6. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung eine Rast- Verbindung ist.
7. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 - 6, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung eine einklinkbare Verbindung ist.
8. Verbindungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung durch ein auf dem
Gelenkinnenteil vorgesehenes Gewinde und ein auf der weiteren Mutter vorgesehenes Gegengewinde herstellbar ist.
9. Verbindungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 1 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Gewinde auf dem Gelenkinnenteil und dessen
Gegengewinde auf der weiteren Mutter eine andere Steigungsrichtung haben als das Gewinde auf der Wellenmutter und dessen Gegengewinde Vorspannung an der weiteren Mutter anliegt.
14. Verbindungsanordnung, insbesondere nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen weiterer Mutter und Gelenkteil vorgesehene Dichtung unter radialer Vorspannung an einem axial verlaufenden Kragen der weiteren Mutter anliegt.
15. Verbindungsanordnung mit einem Gleichlauffestgelenk, insbesondere nach einem der Ansprüche 12 - 14, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen der weiteren Mutter und dem Gelenkteil vorgesehene Dichtung einstückig ist mit einer zwischen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil vorgesehenen Dichtung.
16. Verbindungsanordnung, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die formschlüssige Verbindung zwischen der weiteren Mutter und dem Gelenkteil gebildet ist durch einen radial vom Gelenkteil nach außen vorstehenden Bund, der hintergriffen ist von einem von der weiteren Mutter radial nach innen vorstehenden Kragen, wobei eine der Konturen, Bund oder Kragen, eine kreisringförmige und die andere Kontur - Kragen oder Bund - eine ovalartige Ausgestaltung aufweist, deren kürzere Achse kleiner ist als der Durchmesser der kreisförmig ausgestalteten Kontur. |
Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen und einem Gelenkteil
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen, wie insbesondere dem Wellenzapfen einer Getriebewelle mit einem Gelenkteil, wie insbesondere dem Gelenkinnenteil eines Gleichlauffestgelenkes für Fahrzeuge.
Solche Verbindungsanordnungen sind bekannt geworden durch die EP 1 519 063 A2 und die WO 2006/037389A1.
Bei einer Ausführungsform gemäß der oben genannten EP - A2 ist auf einem Wellenzapfen, der das Ende einer Getriebeeingangswelle eines Hinterachsgetriebes bildet, eine Wellenmutter aufgeschraubt, auf der über eine in Achsrichtung formschlüssige Verbindung eine zur Wellenmutter verdrehbare Spannmutter vorgesehen ist. Solche Getriebe werden vom Getriebehersteller als vormontierte Einheit mit Wellenmutter und lose daraufsitzender Spannmutter an den Fahrzeughersteller geliefert. Vor der Auslieferung muss das Getriebe für sich als Einheit gewuchtet werden. Hier stört die lose an der Wellenmutter daranhängende Spannmutter. Diese stört aber nicht nur beim Wuchten, sondern auch bei der Geräuschprüfung des Getriebes. Die Mutter muss also zum Wuchten und für die Geräuschprüfung auf irgendeine Art fixiert werden.
Die WO-A1 zeigt in einer Ausführungsvariante eine Verbindungsanordnung zwischen einem Wellenzapfen eines Getriebes und einem Gleichlaufdrehgelenk, wobei eine auf dem Wellenzapfen aufschraubbare Verschraubungshülse über eine nichtlösbare Verbindung mit dem Innengelenkteil eines Gleichlaufgelenkes verbunden ist (in einem anderen Ausführungsbeispiel ist noch eine Zwischenhülse verwendet, die mit dem Gelenkinnenteil verschweißt ist). Eine weitere Ausführungsvariante zeigt ebenfalls eine auf einem Gewinde der Getriebewelle aufschraubbare Mutter, die axialfest, jedoch drehverbunden ist mit einer Verschraubungshülse, die über ein auf ihrer axialen Verlängerung geformtes Außengewinde mit einer Hülse mit Innengewinde verschraubt ist, welche wiederum mit dem Gelenkinnenteil verschweißt ist. Diese Lösungen sind aufwendig und kompliziert, es wird eine relativ große Anzahl von Bauteilen benötigt, die aufwändig ineinander montiert werden müssen und bei einzelnen Ausführungen sind außerdem noch Schweißungen erforderlich. Ein zerstörungsfreies Lösen von Gelenkinnenteil und Verschraubungshülse ist nicht möglich.
Der vorliegenden Erfindung lag die Aufgabe zugrunde, eine funktionssichere, preiswerte und einfache Verbindungsanordnung mit einfacher Montage- und Demontagemöglichkeit zu schaffen.
Demgemäß zeichnet sich in die Verbindungsanordnung zwischen einem gegenüber einem Aggregat, wie insbesondere einem Getriebe axialfest gelagerten Wellenzapfen und einem an diesem drehfest anlenkbaren Gelenkteil einer Antriebswelle dadurch aus, dass eine über ihr Innengewinde auf das Außengewinde des Wellenzapfens aufschraubbare Wellenmutter ein weiteres Gewinde besitzt, auf das eine weitere Mutter über ihr Gegengewinde aufschraubbar ist und wobei zwischen dieser und dem auf dem Wellenzapfen verdrehfest anlenkbaren Gelenkteil eine zumindest in Achsrichtung wirksame formschlüssige Verbindung vorhanden ist.
Nach der Montage des Getriebes wird die Wellenmutter mit ihrem Innengewinde auf das Außengewinde des Getriebewellenzapfens aufgeschraubt, bis die Wellenmutter mit ihrem axial gerichteten Ansatz gegen den Innenring eines Wälzlagers anliegt.
In diesem Zustand kann eine einwandfreie und einfache Geräuschprüfung und auch das Wuchten problemlos durchgeführt werden.
Nachdem das Getriebe im Fahrzeug montiert ist, erfolgt die Montage der Antriebswelle, wie der Kardanwelle mitsamt dem Gelenk, insbesondere mit einem
Gleichlauffestgelenk, wobei das Gelenkaußenteil drehfest mit der Kardanwelle verbunden ist, die über das Gelenkinnenteil mit seiner Längsverzahnung auf die
Längsverzahnung des Getriebewellenzapfens aufgesteckt wird. Die über die zumindest in Achsrichtung wirksame formschlüssige Verbindung und drehbar auf dem Gelenkinnenteil gehaltene weitere Mutter wird über ihr Gewinde auf das Gegengewinde der Wellenmutter aufgeschraubt und über die in Achsrichtung wirksame formschlüssige Verbindung wird das Gelenkinnenteil weiter auf die Steckverzahnung aufgezogen, bis das Gelenkinnenteil an einem Zentrierbund auf dem Getriebewellenzapfen anstößt und verspannt ist.
Dabei kann die Wellenmutter derart ausgebildet sein, dass das weitere Gewinde für das Gegengewinde der weiteren Mutter ein Außengewinde ist. Es kann aber auch das Außengewinde auf der weiteren Mutter vorgesehen sein und auf der Wellenmutter ein entsprechendes Innengewinde.
Die zumindest in Achsrichtung wirksame formschlüssige Verbindung zwischen weiterer Mutter und dem Gelenkteil, nämlich insbesondere dem Gelenkinnenteil eines Gleichlaufgelenkes ist zweckmäßigerweise eine lösbare Verbindung, die durch eine Schnappverbindung gebildet sein kann; sie kann eine entriegelbare Verbindung sein oder auch eine bajonettartige Verbindung, sie kann auch eine Rastverbindung sein oder eine einklinkbare Verbindung.
Die formschlüssige Verbindung kann aber auch durch ein auf dem Gelenkinnenteil vorgesehenes Gewinde und ein auf der weiteren Mutter vorgesehenes
Gegengewinde gebildet werden, wobei es besonders zweckmäßig sein kann, wenn das Gewinde auf dem Gelenkinnenteil und dessen Gegengewinde auf der weiteren Mutter eine andere Steigungsrichtung haben als das Gewinde auf der Wellenmutter und dessen Gegengewinde auf der weiteren Mutter, so dass durch Verdrehen in der einen Richtung die weitere Mutter auf die Wellenmutter aufgeschraubt wird und gleichzeitig das Gelenkinnenteil weiter aufgezogen wird auf den Wellenzapfen.
Beim Lösen wird durch Verdrehen in der anderen Richtung die Verbindung zwischen weiterer Mutter und Wellenmutter gelöst, ebenso die Verbindung zwischen weiterer Mutter und dem Gelenkinnenteil und das Gelenkinnenteil von der Verzahnung des Wellenzapfens abgeschoben. Mit der Schraubbewegung, d.h. mit der Verdrehung der Spannmutter wird dabei ein größerer axialer Weg von
Gelenkinnenteil zum Wellenzapfen unter der Kraft der Wellenmutter zurückgelegt als der Weg der weiteren Mutter auf der Wellenmutter.
Das Gewinde auf dem Gelenkinnenteil und dessen Gegengewinde auf der weitern Mutter können aber auch eine andere Steigung haben als das weitere Gewinde auf der Wellenmutter und dessen Gegengewinde auf der weiteren Mutter.
Vorteilhaft ist es, zwischen Wellenmutter und weiterer Mutter eine Dichtung vorzusehen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn zwischen der weiteren Mutter und dem Gelenkinnenteil eine Dichtung vorgesehen ist, wobei es besonders vorteilhaft sein kann, wenn diese Dichtung unter axialer Vorspannung an der weiteren Mutter anliegt.
Weiterhin kann es zweckmäßig sein, wenn diese weitere Dichtung unter radialer Vorspannung z.B. an einem in axialer Richtung von der weiteren Mutter vorstehenden Bund anliegt.
Eine besonders zweckmäßige Ausgestaltung ergibt sich, wenn die zwischen der weiteren Mutter und dem Gelenkinnenteil vorgesehene Dichtung einstückig ist mit derjenigen Dichtung, die das Gelenk abdichtet und die zwischen Gelenkinnenteil und Gelenkaußenteil die Dichtfunktion übernimmt.
Es ist, wie bereits erwähnt, vorteilhaft, wenn die formschlüssige Verbindung zwischen der weiteren Mutter und dem Gelenkteil eine lösbare Verbindung ist, die in besonders einfacher Weise dadurch gebildet werden kann, dass ein radial vom Gelenkteil nach außen vorstehender Bund hintergriffen ist von einem von der weiteren Mutter radial nach innen vorstehenden Kragen, wobei eine der Konturen, Bund oder Kragen, eine kreisringförmige und die andere - Kragen oder Bund - eine ovalförmige Gestalt aufweist, deren kürzere Achse kleiner ist als der Durchmesser der kreisringförmig gestalteten Kontur und dabei die der größeren
Achse zugeordneten Bereiche der elliptisch gestalteten Kontur in eine nutartige Ausnehmung des anderen Teiles radial hineinragen. Eine solche Verbindung kann in einfacher Weise durch Einklinken gebildet und durch Ausklinken gelöst werden.
Anhand der Figuren 1 - 5 sei die Erfindung näher erläutert.
Dabei zeigt Figur 1 eine Verbindungsanordnung in gelöstem Zustand,
Figur 2 die Verbindungsanordnung in zusammengebautem Zustand,
die Figuren 3 -5 weitere Ausführungsvarianten der Erfindung
Wie aus Figur 1 ersichtlich ist, ragt aus einem nur teilweise dargestellten, jedoch fertig montierten Getriebe G ein im Lager 1 gelagerter Wellenzapfen 2 heraus. Der Wellenzapfen 2 hat eine Längsverzahnung 3 und einen Abschnitt mit einem Außengewinde 4. Auf diesem Außengewinde 4 ist eine Wellenmutter 5 mit ihrem als Innengewinde ausgebildeten Gegengewinde 6 aufgeschraubt und gegen den Lagerinnenring 1a verspannt. Auf einem axialen Ansatz 7 ist ein Außengewinde 8 vorgesehen.
Eine Gelenk- oder Kardanwelle GW weist auf ihrem dem Getriebe zugewandten Endbereich ein Gleichlauffestgelenk auf, dessen Gelenkinnenteil 10 die
Gegenverzahnung 11 zur Verzahnung 3 besitzt.
Auf dem Gelenkinnenteil 10 ist eine weitere Mutter 12 über eine in Achsrichtung wirksame formschlüssige Verbindung 13 festgelegt. Zur Bildung dieser Verbindung besitzt das Innenteil eine nutförmige Ausnehmung 14, die in der einen Achsrichtung durch einen radialen nach außen vorstehenden Bund 15 und in der anderen Achsrichtung durch einen Anschlag 16 begrenzt ist.
Die weitere Mutter 12 besitzt ein als Gegengewinde zum Außengewinde 8 der Wellenmutter ausgebildetes Innengewinde 21.
Die Wellenmutter 12 besitzt ebenfalls eine Nut 17 und einen radial nach innen vorstehenden Kragen 18. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist der Bund 15 oval bzw. elliptisch ausgebildet und übergreift mit Bereichen 19, die sich beidseits der längeren Achse der elliptischen Gestaltung des Bundes 15 erstrecken, in entsprechende Bereiche des kreislinienförmig ausgebildeten Kragens 18. Die Bereiche 20, die der kürzeren Achse der elliptischen Ausgestaltung des Bundes 15 zugeordnet sind, sind kleiner als der Durchmesser des Bundes 18, so dass das Einfädeln bzw. das Einkippen oder Einsetzen der weiteren Mutter 12 über deren Kragen 18 ermöglicht ist.
Zum Befestigen der Gelenkwelle GW auf dem Wellenzapfen 2 und zur Herstellung
einer drehschlüssigen Verbindung zwischen Gelenkinnenteil 10 und dem Wellenzapfen 3 über die Längsverzahnung 3/11 wird die Gelenkwelle zunächst axial mit ihrer Verzahnung 11 im Gelenkinnenteil 10 auf die Verzahnung 3 des Wellenzapfens 2 aufgeschoben, bis das Innengewinde 21 mit dem Gewinde 8 anstößt und durch Verdrehen der Mutter 12 wird über deren Kragen und die Bereiche 19 das Gelenkinnenteil 10 axial auf den Wellenzapfen 2 aufgezogen, bis das Gelenkinnenteil 10 an einem Zentrierbereich 22 anliegt.
Diese Situation ist in Figur 2 dargestellt.
Es ist die über ihr Innengewinde 6 auf dem Außengewinde 4 aufgeschraubte Wellenmutter 5 erkennbar, auf deren Außengewinde 8 die weitere Mutter 12 über ihr Innengewinde 21 aufgezogen ist. Dabei ist erkennbar, dass über den Kragen 18 und die Bereiche 19 des Gelenkinnenteils 10 gegen den Zentrierbund 22 verspannt ist.
Zwischen Wellenmutter 5 und der weiteren Mutter 12 ist ein Dichtring 23 vorgesehen. Eine weitere Dichtung 24, die am Innengelenkteil 10 befestigt ist, greift unter axialer Vorspannung an der weiteren Mutter an und liegt unter axialer Vorspannung an einem Bund 25 der weiteren Mutter 12 an. Die Dichtung 24 ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel einstückig ausgebildet mit einer Dichtung 26, die zwischen Gelenkaußenteil 27 und Gelenkinnenteil 10 wirksam ist.
Im vorliegenden Ausführungsbeispiel besitzt, wie erwähnt, das Gelenkinnenteil 10 einen Bund 15, der oval bzw. ellipsenförmig ausgebildet ist mit um die längere Achse angeordneten Bereichen 19 und um die kürzere Achse angeordneten Bereichen 20 versehen.
Die Anordnung kann aber auch umgekehrt getroffen sein, indem der Kragen 18 eine ovale Ausbildung besitzt und der Bund 15 eine kreisringförmige.
Figur 3 zeigt wiederum die Verbindungsanordnung mit der auf dem Gewinde 4 des Wellenzapfens 2 über ihr Gewinde 6 aufsitzende Wellenmutter 5, weiterhin die auf das Außengewinde 8 über ihr Innengewinde 21 aufgeschraubte weitere Mutter 12, die über ihren Kragen 18 den Bund 15 bzw. die ovalen vorstehenden Bereiche 19 des Gelenkinnenteils 10 gegen den Zentrierbereich 22 anziehen. Die formschlüssige Verbindung 13a unterscheidet sich von derjenigen der Figur 1 und 2 insofern, als bei der Figur 3 die zweite Kontur, zwischen der der Kragen 18 axial eingespannt ist, durch einen in einer Nut 28 vorgesehenen Sprengring 29 gebildet ist, über den das Abziehen bzw. Abschieben von der Gelenkwelle GW erfolgen kann.
In Figur 4 ist eine Wellenmutter 30 ebenfalls mit ihrem Innengewinde 31 auf dem Außengewinde 4 des Wellenzapfens 2 aufgezogen und gegen den Innenring 1a eines Wälzlagers 1 verspannt.
Die Wellenmutter 30 besitzt ein weiteres Innengewinde 32, in das die weitere Mutter 33 über ihr Außengewinde 34 eingeschraubt ist. Die in beiden axialen Richtungen wirksame formschlüssige Verbindung 13 ist hier, ebenso wie in Figur 1 und 2, gebildet durch einen Kragen 18, der in eine nutförmige Ausnehmung 14 im Gelenkinnenteil eingreift. Die Nut ist ebenso wie in Figur 1 und 2 begrenzt durch zwei Ausleger 19 des oval gestalteten Bundes 15. Auf der der Wellenmutter 30 abgekehrten Seite des Kragens 18 ist am Gelenkinnenteil 10 wiederum die Anschlagkontur 16 vorgesehen. Zwischen Wellenmutter 30 und der weiteren Mutter ist eine Dichtung 23 vorgesehen. In gleicher Weise wie in den Figuren 1 und 2 ist auch in Figur 4 eine das Gelenkinnen- zum Gelenkaußenteil abdichtende Dichtung 26 einstückig ausgebildet mit einer das Gelenkinnenteil zur weiteren Mutter abdichtenden weiteren Dichtung 24.
Figur 5 zeigt die auf den Wellenzapfen 2 über die Gewindeverbindung 4/6 aufgeschraubte Wellenmutter 5 und die über ihr Innengewinde 35 die auf das Gewinde 8 aufgeschraubte weitere Mutter 36. Die Mutter 36 besitzt auf der dem Gewinde 35 gegenüberliegenden Seite ein Innengewinde 37, mit dem sie aufgeschraubt ist auf das Gegengewinde 38, das sich auf dem Gelenkinnenteil 10 befindet. Die Gewinde 8/35 haben gegenüber den Gewinden 37/38 eine gegenläufige Steigungsrichtung. Sie können auch unterschiedliche Steigungen aufweisen, wobei die Gewinde 37/38 steiler ausgebildet sein können als die
Gewinde 8/35, sodass gewährleistet ist, dass die Gewindegänge 37/38 stets aufgebraucht sind, bevor die weitere Mutter 34 an der Wellenmutter 5 anliegt und gegen diese verspannt ist. Die Gewinde 8/35 und 37/38 können auch unterschiedliche Längen aufweisen, insbesondere können die Gewinde 37/38 kürzer sein als die Gewinde 8/35. Eine Dichtung 23 sorgt auch hier, zusammen mit der Dichtung 26, der Dichtung 24 und der Abdeckung 39 dafür, dass zwischen den Längsverzahnungen 3 und 11 vorgesehenes Fett, welches durch Mikrobewegungen beim Lastwechsel an der Steckverbindung entstehenden Verschleiß verhindert, nicht nach außen gelangen kann. Ebenso kann durch die Anordnung ein Eintritt von Verunreinigungen wirksam verhindert werden.