DE102005054283A1

DE102005054283A1 - Radnaben-Drehgelenk-Anordnung mit Stirnverzahnung

Info

Publication number: DE102005054283A1
Application number: DE102005054283A
Authority: DE
Inventors: Herbert Dr.-Ing. Cermak
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2005-11-11
Filing date: 2005-11-11
Publication date: 2007-05-31
Anticipated expiration: 2025-11-12
Also published as: WO2007054190A1; DE102005054283B4; JP5039048B2; US20090096278A1; US8025578B2; CN101304890A; CN101304890B; JP2009514730A; WO2007054190A8

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung mit einer Drehachse A. Diese Anordnung umfaßt DOLLAR A eine Radnabe 11 mit einem Radflansch 15 zum Anschließen eines Rades und einem Hülsenabschnitt 14 zur Aufnahme einer Radlagerung 13; DOLLAR A ein Gleichlaufdrehgelenk 12 mit einem Gelenkaußenteil 22, einem Gelenkinnenteil 23 und drehmomentübertragenden Elementen 26, wobei das Gelenkaußenteil 22 eine erste Stirnverzahnung 38 mit ersten Zähnen aufweist und der Hülsenabschnitt 14 eine zweite Stirnverzahnung 39 mit zweiten Zähnen aufweist, wobei die beiden Stirnverzahnungen 38, 39 zur Drehmomentübertragung ineinandergreifen; DOLLAR A Verspannmittel zum axialen Verspannen der Radnabe 11 mit dem Gelenkaußenteil 22, die einerseits an der Radnabe 11 und andererseits an dem Gelenkaußenteil 22 axial abgestützt sind, wobei zumindest eine der beiden Stirnverzahnungen 38, 39 derart gestaltet ist, daß die ersten und zweiten Zähne 42, 43 beim Verspannen der Anordnung zunächst radial außen und mit zunehmendem Verspannen auch radial innen miteinander in Anlage kommen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung zum Verbinden des radseitigen Drehgelenks einer Seitenwelle eines Kraftfahrzeugs an die von einem fahrzeugseitigen Radträger aufgenommene Radnabe. Die Radnabe umfaßt hierbei einen Hülsenabschnitt zur Aufnahme einer Radlagerung, die ihrerseits im Radträger gehalten ist, und einen Radflansch zum Anschrauben eines Rades, das heißt der zentralen Radscheibe.

Aus der DE 103 38 172 B3 ist eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung bekannt, wobei das Gelenkaußenteil einen Boden mit einem hieran angeformten Zapfen aufweist. Hierbei ist der Zapfen als sogenannter Kurzzapfen gestaltet und erstreckt sich lediglich über einen Teil der Bohrungslänge der Radnabe. Zur Drehmomentübertragung hat die Bohrung eine Innenverzahnung, in die der Zapfen mit einer entsprechenden Außenverzahnung drehfest eingreift. Zur axialen Verspannung ist ein Bolzen vorgesehen, der zentral in den Zapfens eingeschraubt und axial gegen eine Radialfläche der Radnabe abgestützt ist. Durch den Bolzen wird die Radlagerung axial vorgespannt. Bei der Anordnung mit Kurzzapfen bestimmt der Zapfendurchmesser des Drehgelenks, der entsprechend der benötigten Festigkeit ausgelegt wird, den inneren Durchmesser der Bohrung der Radnabe und damit indirekt den inneren Durchmesser der Radlagerung.

Aus der DE 197 51 855 C1 ist eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung bekannt, wobei das Gelenkaußenteil scheibenförmig gestaltet ist. Zur Drehmomentübertragung auf die Radnabe ist ein Ringkörper vorgesehen, der einerseits mittels einer Stirnverzahnung mit dem Gelenkaußenteil und andererseits mittels einer Längsverzahnung mit der Radnabe drehfest verbunden ist. Die axiale Befestigung zwischen Gelenkaußenteil und Ringkörper erfolgt mittels eines Sicherungsrings. Gegenüber der Radnabe ist der Ringkörper durch Umformen eines hülsenförmigen Abschnitts der Radnabe axial befestigt, wobei die Radlagerung vom Ringkörper axial vorgespannt ist.

Aus der DE 36 36 243 A1 ist eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung bekannt, bei der die Radnabe einen Hülsenabschnitt mit einem Bördelbund aufweist, der einen Lagerinnenring der Radlagerung axial fixiert. An seinem Ende hat der Bördelbund eine Stirnverzahnung, die mit einer entsprechend gegengleichen Stirnverzahnung am Gelenkaußenteil zur Drehmomentübertragung in Eingriff ist. Die beiden Stirnverzahnungen liegen in einer gemeinsamen Radialebene.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radnabe-Drehgelenk-Anordnung vorzuschlagen, die eine hohe Drehsteifigkeit und eine hohe Biegesteifigkeit bei gleichzeitig guter Axialverspannung aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Radnaben-Drehgelenk-Anordnung mit einer Drehachse A gelöst, umfassend eine Radnabe mit einem Radflansch zum Anschließen eines Rades und einem Hülsenabschnitt zur Aufnahme einer Radlagerung; ein Gleichlaufdrehgelenk mit einem Gelenkaußenteil, einem Gelenkinnenteil und drehmomentübertragenden Elementen; wobei das Gelenkaußenteil an seinem der Radnabe zugewandten Ende eine erste Stirnverzahnung mit ersten Zähnen aufweist und der Hülsenabschnitt an seinem dem Drehgelenk zugewandten Ende eine zweite Stirnverzahnung mit zweiten Zähnen aufweist, wobei die beiden Stirnverzahnungen zur Drehmomentübertragung ineinandergreifen; Verspannmittel zum axialen Verspannen der Radnabe mit dem Gelenkaußenteil, die einerseits an der Radnabe und andererseits an dem Gelenkaußenteil axial abgestützt sind; wobei zumindest eine der beiden Stirnverzahnungen derart gestaltet ist, daß die ersten und zweiten Zähne beim Verspannen der Anordnung zunächst radial außen und mit zunehmendem Verspannen auch radial innen miteinander in Anlage kommen.

Diese Radnabe-Drehgelenk-Anordnung hat den Vorteil, daß die aus den beiden Stirnverzahnungen gebildete Verzahnungspaarung in verspanntem Zustand gleich mäßig über ihre gesamte Radialerstreckung, das heißt über nahezu die gesamte Länge der einzelnen Zähne, trägt. Die bei beginnender Verspannung zwischen den beiden Stirnverzahnungen noch vorhandene sich nach innen öffnende konische Lücke wird durch Verformung des Gelenkaußenteils bzw. des Hülsenabschnitts geschlossen. Ein damit hergestellter tragender Kontakt der Stirnverzahnungen über ihre gesamte radiale Erstreckung hat eine reduzierte Belastung der einzelnen Zähne und somit geringe Spannungen zur Folge. Weiterhin ergibt sich durch die erfindungsgemäße Gestalt der zumindest einen Stirnverzahnung in vorteilhafter Weise ein leichter Federungseffekt der Anordnung in axiale Richtung. Dies bewirkt eine erhöhte Verspannsicherheit. Insgesamt ergibt sich durch die genannten Merkmale eine besonders hohe Torsionssteifigkeit und Biegesteifigkeit zwischen dem Drehgelenk und der Radnabe. Mit zumindest einer Stirnverzahnung ist gemeint, daß entweder lediglich eine der beiden Stirnverzahnungen nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ausgeführt ist, während die andere Stirnverzahnung in einer Radialebene liegt; oder, daß beide Stirnverzahnungen nach der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ausgeführt sind.

Die zumindest eine Stirnverzahnung hat in Bezug auf die Drehachse A vorzugsweise radial verlaufende Zähne bzw. Zahnlücken, wobei die Gegenverzahnung ebenfalls radial verlaufende Zähne aufweist. Denkbar sind jedoch auch andere Lösungen; beispielsweise kann die zumindest eine Stirnverzahnung auch über den Umfang verteilte Gruppen von zueinander parallelen Zähnen umfassen, die erfindungsgemäß gestaltet sind. Die Gegenverzahnung wäre dann entsprechend auch mit Gruppen von parallelen Zähnen gestaltet.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung haben die Zähne der zumindest einen Stirnverzahnung von radial außen nach radial innen in Bezug auf die Drehachse A eine abnehmende Höhe. Weiterhin weisen die Zähne einer ersten der Stirnverzahnungen Zahnkopflinien auf, die – in unverspanntem Zustand – radial außen einen kleineren Abstand zu Zahnfußlinien der gegenüberliegenden zweiten Stirnverzahnung haben als radial innen. Dabei haben die Zahnfußlinien der ersten Stirnverzahnung radial außen ferner einen kleineren Abstand zu den Zahnkopflinien der zweiten Stirnverzahnung als radial innen. Durch diese Ausgestaltung wird erreicht, daß die Zähne mit ihren Zahnflanken zunächst radial außen mit der Gegenverzahnung in Kontakt kommen, wobei die Zahnflanken mit zunehmender Verspannung über eine größer werdende Länge tragen. Unter der Annahme von annähernd geraden Zahnkopflinien ist eine durch die Zahnkopflinien aufgespannte gedachte Fläche konisch und öffnet sich nach innen.

Nach einer bevorzugten Weiterbildung schneiden sich die Zahnkopflinie und die Zahnfußlinie jeweils eines Zahns in einem radial innerhalb der Stirnverzahnung liegenden Schnittpunkt S. Dabei liegt der Schnittpunkt S vorzugsweise auf der Drehachse A. Vorzugsweise sind die beiden Stirnverzahnungen gleich gestaltet, wobei sich die Zahnkopflinien und die Zahnfußlinien der ersten Zähne in einem ersten Schnittpunkt S1 schneiden und sich die Zahnkopflinien und die Zahnfußlinien der zweiten Zähne in einem zweiten Schnittpunkt S2 schneiden, wobei die beiden Schnittpunkte S1, S2 bei beginnender Verspannung einen axialen Abstand voneinander haben, der sich mit zunehmendem Verspannen verkleinert.

Vorzugsweise liegen die ersten und zweiten Zähne der Stirnverzahnungen in verspanntem Zustand über nahezu die gesamte Länge ihrer Zahnflanken aneinander an. Nach einer besonders günstigen Ausgestaltung liegen die ersten und zweiten Zähne bereits bei Erreichen von etwa 75 % einer nominalen Verspannkraft über die gesamte Länge ihrer Zahnflanken aneinander an.

Nach einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Hülsenabschnitt an seinem dem Drehgelenk zugewandten Ende einen nach außen umgeformten Bördelbund, der einen Lagerinnenring der Radlagerung einspannt, wobei die zweite Stirnverzahnung an diesem Bördelbund ausgebildet ist. Das Gelenkaußenteil hat vorzugsweise eine zentrale Bohrung, in welche die Verspannmittel eingreifen. Dabei können die Verspannmittel in Form eines massiven Bolzens oder in Form einer Hohlschraube gestaltet sein, der bzw. die in die Bohrung eingeschraubt ist. Bei Verwendung einer Hohlschraube ist es in Hinblick auf die Steifigkeit der Anordnung besonders günstig, wenn ein Innendurchmesser der Bohrung etwa einem Innendurchmesser des Hülsenabschnitts entspricht.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele werden nachstehend anhand der Zeichnung erläutert. Hierin zeigt
1 eine erfindungsgemäße Radnabe-Drehgelenk-Anordnung in einer ersten Ausführungsform im Längsschnitt;
2 die Verzahnungspaarung zwischen Gelenkaußenteil und Radnabe aus 1 als Detail im Längshalbschnitt

a) im unverspannten Zustand;
b) im verspannten Zustand;

3 eine erfindungsgemäße Radnabe-Drehgelenk-Anordnung in einer zweiten Ausführungsform im Längsschnitt;
1 zeigt eine Radnabe-Drehgelenk-Anordnung, die eine Radnabe 11, ein Gleichlaufdrehgelenk 12 und eine Radlagerung 13 als Baugruppen umfaßt. Die Radnabe 11 weist einen Hülsenabschnitt 14 zur Aufnahme der Radlagerung 13 und einen Radflansch 15 zum Anschrauben der Radscheibe eines hier nicht dargestellten Rades auf. Der Hülsenabschnitt 14 bildet eine Durchgangsöffnung 16, durch die Verspannmittel 17 zum axialen Verspannen der Radnabe 11 mit dem Gleichlaufdrehgelenk 12 durchgesteckt sind.
Das Gleichlaufdrehgelenk 12 umfaßt ein Gelenkaußenteil 22 mit äußeren Kugelbahnen 24, ein Gelenkinnenteil 23 mit inneren Kugelbahnen 25, jeweils in einem Paar von einander gegenüberliegenden äußeren und inneren Kugelbahnen 24, 25 angeordnete drehmomentübertragende Kugeln 26 sowie einen die Kugeln 26 in der winkelhalbierenden Ebene haltenden Kugelkäfig 27. Beim hier gezeigten Gelenk erweitern sich die Paare von Kugelbahnen 24, 25 von der Radnabe 11 weg in Richtung einer ersten Öffnung 18. Das Gelenkinnenteil 23 hat eine zentrale Bohrung 19 mit einer Längsverzahnung, in die eine hier nicht dargestellte Seitenwelle drehfest einzustecken ist. Das Gelenkaußenteil 22 hat weiter eine der ersten Öffnung 18 entgegengesetzte radnabenseitige zweite Öffnung 20 mit einem Innengewinde 21, in die die Verspannmittel 17 eingreifen.
Die Verspannmittel 17 sind als Hohlschraube gestaltet und haben einen Ringflansch 28, der an einer radialen Stützfläche 41 der Radnabe 11 axial abgestützt ist und ein Außengewinde 29, das in das Innengewinde 21 des Gelenkaußenteils 22 eingedreht ist. Zum Eindrehen und axialen Verspannen der Radnabe 11 mit dem Gleichlaufdrehgelenk 12 hat die Hohlschraube 17 flanschseitig eine Keilwellenverzahnung 30, in die ein hier nicht dargestellter Schlüssel mit entsprechender Keilwellenverzahnung eingesteckt werden kann. Die Hohlschraube 17 weist gegenüber der Durchgangsöffnung 16 eine Spielpassung auf, so daß beim Herstellen der Axialverspannung keine zusätzlichen Torsionskräfte mit Ausnahme der Gewindekräfte auf die Hohlschraube 17 nachteilig einwirken. In den Innenquerschnitt der Hohlschraube 17 ist nahe dem Außengewinde 29 ein Deckel 31 zur Abdichtung des Gleichlaufdrehgelenks 12 gegenüber der Umgebung eingesetzt. Wellenseitig wird das Gleichlaufdrehgelenkt 12 üblicherweise mittels einer hier nicht dargestellten Faltenbalganordnung abgedichtet.
Die Radlagerung 13 umfaßt zwei Reihen von Lagerkugeln 32, 33, von denen die gelenkseitigen Lagerkugeln 32 in einem separaten Lagerinnenring 34 laufen, der durch einen nach außen umgeformten Bördelbund 35 des Hülsenabschnitts 14 axial gesichert ist. Die radnabenseitigen Lagerkugeln 33 laufen in einem Lagerinnenring 36, der an einer Außenfläche der Radnabe 11 gebildet ist. Die Radlagerung 13 umfaßt weiter einen gemeinsamen Lageraußenring 37, der beide Reihen von Lagerkugeln 32, 33 aufnimmt und in einen hier nicht dargestellten Radträger einzusetzen ist.
Zur Drehmomentübertragung zwischen dem Gleichlaufdrehgelenk 12 und der Radnabe 11 hat das Gelenkaußenteil 22 an einer die Öffnung 20 umgebenen Stirnfläche eine erste Stirnverzahnung 38, die mit einer am Bördelbund 35 des Hülsenabschnitts 14 gebildeten gegengleichen zweiten Stirnverzahnung 39 unter axialer Vorspannung in Verzahnungseingriff ist. Zur axialen Vorspannung dient die Hohlschraube 17.
Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 wird im folgenden die durch die beiden Stirnverzahnungen 38, 39 gebildete Verzahnungspaarung 40 beschrieben. Es ist ersichtlich, daß die Zähne 42 der ersten Stirnverzahnung 38, die im folgenden als erste Zähne bezeichnet werden, und die Zähne 43 der zweiten Stirnverzahnung 39, die im folgenden als zweite Zähne bezeichnet werden, radial zur Drehachse A verlaufen. Die Stirnverzahnungen 38, 39 haben in radialer Ansicht bzw. in Zylinderschnitten etwa parallel zueinander verlaufende Zahnflanken. Die ersten Zähne 42 und die zweiten Zähne 43 haben von radial außen nach radial innen – in Bezug auf eine zur Drehachse A senkrechten Ebene – eine abnehmende Höhe. So wird erreicht, daß die ersten Zähne 42 mit ihren Zahnflanken zunächst radial außen mit den Zahnflanken der zweiten Zähne 43 in Kontakt kommen, wobei sich die Zahnflanken mit zunehmender Verspannung aneinander anlegen. Dabei ist vorgesehen, daß die ersten und zweiten Zähne 38, 39 bereits bei Erreichen von etwa 75 % einer nominalen Verspannkraft über die gesamte Länge ihrer Zahnflanken aneinander anliegen.
Es ist ersichtlich, daß sich die Zahnkopflinien 44 und die Zahnfußlinien 45 der ersten Zähne 42 in einem ersten Schnittpunkt S1 auf der Drehachse A schneiden und, daß sich die Zahnkopflinien 46 und die Zahnfußlinien 47 der zweiten Zähne 43 in einem zweiten Schnittpunkt S2 schneiden. Dabei haben die beiden Schnittpunkte S1, S2 bei beginnender Verspannung, die in 2 gezeigt ist, einen axialen Abstand voneinander, der sich mit zunehmendem Verspannen verkleinert. In 3 ist die Verzahnungspaarung 40 in vollständig axial verspanntem Zustand gezeigt. Es ist ersichtlich, daß die Zahnkopflinien 44 der ersten Stirnverzahnung 38 nunmehr parallel zu den Zahnfußlinien 47 der zweiten Stirnverzahnung 39 verlaufen, und daß die Zahnfußlinien 45 der ersten Stirnverzahnung 38 nunmehr parallel zu den Zahnkopflinien 46 der zweiten Stirnverzahnung 39 verlaufen. Dabei haben die Zahnkopflinien 44, 46 gegenüber den Zahnfußlinien 45, 47 der Gegenverzahnung auch in vollständig verspanntem Zustand einen geringen axialen Abstand, so daß sich bei in Umfangsrichtung spielfreier Verbindung noch eine leichte axiale Federwirkung ergibt. Weiterhin hat diese Anordnung den Vorteil, daß die Verzahnungspaarung 40 in axial verspanntem Zustand gleichmäßig über ihre gesamte Radialerstreckung trägt. Durch diese Merkmale ergibt sich eine besonders hohe Torsionssteifigkeit und Biegesteifigkeit zwischen dem Gleichlaufdrehgelenk 12 und der Radnabe 11.
Im folgenden werden besonders günstige Größenverhältnisse der Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach 1 genannt, wobei die verwendeten Abkürzungen folgendes bedeuten:

PCD: Teilkreisdurchmesser der Kugeln bei ungebeugtem Gelenk (pitch circle diameter);
TKD: Teilkreisdurchmesser der Radlagerung;
B_L: Breite der Radlagerung;
B_V: Breite der Stirnverzahnung;
D_M: mittlerer Verzahnungsdurchmesser der Stirnverzahnung;
D_B: Bohrungsdurchmesser der Durchgangsöffnung;
D_G: Gewindedurchmesser;
M_LG: Abstand der Mittenebene (E_L) der Radlagerung zur Gelenkmittenebene (E_G);
M_LV: Abstand der Mittenebene (E_L) der Radlagerung zur Mittenebene (E_V) der Stirnverzahnung;
M_GV: Abstand der Mittenebene (E_V) der Stirnverzahnung zur Gelenkmittenebene (E_G);

Es ist besonders günstig, wenn der Abstand zwischen der Gelenkmitte und der Lagermitte dividiert durch die Summe aus Teilkreisdurchmesser der Kugeln und Länge der Radlagerung kleiner ist als 0,7 das heißt (M_LG)/(PCD + B_L) < 0,7. Hierdurch wird ein kleiner Abstand zwischen dem Gleichlaufdrehgelenk und der Radlagerung erreicht, so daß der Gelenkmittelpunkt nah an der Spreizachse, um die das Rad bei Lenkbewegung geschwenkt wird, liegt.
Weiterhin ist es günstig, wenn der Abstand zwischen der Lagermitte und der Mittenebene der Stirnverzahnung dividiert durch die axiale Länge der Radlagerung kleiner 0,67 ist, das heißt (M_LV)/B_L < 0,67. Hierdurch ergibt sich ebenfalls eine Anbindung des Gelenks nah an der Radlagerung. Dieses Verhältnis ist ein Maß für den Einfluß eventueller Fertigungsungenauigkeiten auf die Lager der Gelenkwelle bzw. des Gelenks.
Weiterhin ist es günstig, wenn der Abstand zwischen der Mittenebene der Stirnverzahnung und der Gelenkmitte dividiert durch den Teilkreisdurchmesser der Gelenkkugeln kleiner 0,74 ist, das heißt (M_GV)/PCD < 0,74. Hierdurch ergibt sich eine An bindung des Gelenks nah an der Verzahnungspaarung. Dieses Verhältnis ist ein Maß für den Einfluß eventueller Fertigungsungenauigkeiten auf die Lager der Gelenkwelle bzw. des Gelenks.
Weiterhin ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen der axialen Länge der Radlagerung zu dem mittleren Durchmesser der Stirnverzahnung kleiner als 0,63 ist, das heißt B_L/D_M < 0,63. Hierdurch ergibt sich in Bezug auf den mittleren Durchmesser der Stirnverzahnung eine axial relativ kurz bauende Radlagerung.
Weiterhin ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen dem Teilkreisdurchmesser der Radlagerung und dem mittleren Durchmesser der Stirnverzahnung kleiner als 1,26 ist, das heißt TKD_L/D_M < 1,26. Hierdurch ergibt sich eine radial kompakt bauende Radnabe-Drehgelenk-Anordnung. Dieses Verhältnis repräsentiert eine Kennzahl für die Drehmomentdurchleitung. Die Drehmomenteinleitung in die Radnabe erfolgt radial relativ nah am Teilkreisdurchmesser der Radlagerung, so daß eine hohe Torsionssteifigkeit erreicht wird.
Weiterhin ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen axialer Breite und mittlerem Durchmesser der Stirnverzahnung kleiner als 0,22 ist, das heißt B_V/D_M < 0,22. Hiermit wird eine axial relativ schmale Verzahnungspaarung erreicht, so daß die Stirnverzahnungen gleichmäßig über ihre gesamte Radialerstreckung tragen.
Weiterhin ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen dem mittleren Durchmesser der Stirnverzahnung und dem Innendurchmesser der Durchgangsöffnung kleiner als 1,5 ist, das heißt D_M/D_B < 1,5. Dieses Verhältnis stellt ein Maß für die Drehmomenteinleitung von dem Gelenkaußenteil in die Radnabe dar, wobei der genannte Bereich eine besonders hohe Torsionssteifigkeit bewirkt.
Weiterhin ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen dem mittleren Durchmesser der Stirnverzahnung einerseits und dem Durchmesser des Gewindes zwischen der Hohlschraube und dem Gelenkaußenteil andererseits kleiner als 1,6 ist, das heißt D_M/D_G < 1,6. Dieses Verhältnis stellt ein Maß für die direkte Anbindung des Gleichlaufdrehgelenks an die Radnabe dar.
Weiterhin ist es günstig, wenn das Verhältnis zwischen Innendurchmesser der Durchgangsöffnung einerseits und Durchmesser des Gewindes zwischen Hohlschraube und Gelenkaußenteil anderseits kleiner als 1,2 ist, das heißt D_B/D_G < 1,2.
4 zeigt eine Radnabe-Drehgelenk-Anordnung in einer zweiten Ausführungsform, die der Anordnung gemäß 1 weitestgehend entspricht. Es wird daher auf obige Beschreibung bezug genommen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen und abgewandelte Bauteile mit Bezugsziffern mit gestrichenen Indizes versehen sind. Es ist ersichtlich, daß vom Gleichlaufdrehgelenk 12' nur das Gelenkaußenteil 22' mit seinen äußeren Kugelbahnen 24' dargestellt ist. Das vorliegende Gleichlaufdrehgelenk 12' ist in Form eines an sich bekannten VL-Verschiebegelenks gestaltet, was an den zur Drehachse A winklig verlaufenden äußeren Kugelbahnen 24' zu erkennen ist. Der Hauptunterschied zur obigen Ausführungsform besteht in der axialen Verspannung des Gleichlaufgelenks 12' mit der Radnabe 11'. Vorliegend hat das Gelenkaußenteil 22' radnabenseitig einen Boden 48 mit einer zentralen Öffnung 20' mit Innengewinde 21'. Die Verspannmittel 17' sind in Form eines Bolzens gestaltet, der mit einem Außengewinde 29' in das Innengewinde 21' des Gelenkaußenteils 22' eingeschraubt ist. Der Bolzen 17' ist radnabenseitig mit seinem Kopf 49 gegen eine Spannscheibe 50 axial abgestützt, die ihrerseits gegen die radiale Stützfläche 41 der Radnabe 11' abgestützt ist. Die Verzahnungspaarung 40 aus erster und zweiter Stirnverzahnung 38, 39 entspricht derjenigen aus den 1 bis 3, auf deren Beschreibung insofern verwiesen wird. Die Verzahnungspaarung hat insofern dieselben obengenannten Vorteile für die Radnabe-Drehgelenk-Anordnung.

11: Radnabe
12: Gleichlaufdrehgelenk
13: Radlagerung
14: Hülsenabschnitt
15: Radflansch
16: Durchgangsöffnung
17: Verspannmittel
18: erste Öffnung
19: Bohrung
20: zweite Öffnung
21: Innengewinde
22: Gelenkaußenteil
23: Gelenkinnenteil
24: äußere Kugelbahn
25: innere Kugelbahn
26: Kugel
27: Kugelkäfig
28: Ringflansch
29: Außengewinde
30: Keilwellenverzahnung
31: Deckel
32: Lagerkugel
33: Lagerkugel
34: Lagerinnenring
35: Bördelbund
36: Lagerinnenring
37: Lageraußenring
38: erste Stirnverzahnung
39: zweite Stirnerverzahnung
40: Verzahnungspaarung
41: Stützfläche
42: erster Zahn
43: zweiter Zahn
44: Zahnkopflinie (erster Zahn)
45: Zahnfußlinie (erster Zahn)
46: Zahnkopflinie (zweiter Zahn)
47: Zahnfußlinie (zweiter Zahn)
48: Boden
49: Kopf
50: Spannscheibe
A: Drehachse

Claims

Radnaben-Drehgelenk-Anordnung mit einer Drehachse (A) umfassend eine Radnabe (11) mit einem Radflansch (15) zum Anschließen eines Rades und einem Hülsenabschnitt (14) zur Aufnahme einer Radlagerung (13); ein Gleichlaufdrehgelenk (12) mit einem Gelenkaußenteil (22), einem Gelenkinnenteil (23) und drehmomentübertragenden Elementen (26); wobei das Gelenkaußenteil (22) an seinem der Radnabe (11) zugewandten Ende eine erste Stirnverzahnung (38) mit ersten Zähnen (42) aufweist und der Hülsenabschnitt (14) an seinem dem Gleichlaufdrehgelenk (12) zugewandten Ende eine zweite Stirnverzahnung (39) mit zweiten Zähnen (43) aufweist, wobei die beiden Stirnverzahnung (38, 39) zur Drehmomentübertragung ineinandergreifen; Verspannmittel (17) zum axialen Verspannen der Radnabe (11) mit dem Gelenkaußenteil (22), die einerseits an der Radnabe (11) und andererseits an dem Gelenkaußenteil (22) axial abgestützt sind; wobei zumindest eine der beiden Stirnverzahnung (38, 39) derart gestaltet ist, daß die ersten und zweiten Zähne (42, 43) beim Verspannen der Anordnung zunächst radial außen und mit zunehmendem Verspannen auch radial innen miteinander in Anlage kommen.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (42, 43) von zumindest einer der Stirnverzahnungen (38, 39) von radial außen nach radial innen eine abnehmende Höhe haben.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (42, 43) von zumindest einer der Stirnverzahnungen (38, 39) Zahnkopflinien (44, 46) aufweisen, die – in unverspanntem Zustand – radial außen einen kleineren Abstand zu Zahnfußlinien (45, 47) der gegenüberliegenden Stirnverzahnung (39, 38) haben als radial innen.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zähne (42, 43) von zumindest einer der Stirnverzahnungen (38, 39) Zahnkopflinien (44, 46) und Zahnfußlinien (45, 47) aufweisen, wobei sich die Zahnkopflinie (44, 46) und die Zahnfußlinie (45, 47) jeweils eines Zahns (42, 43) in einem radial innerhalb der Stirnverzahnung (38, 39) liegenden Schnittpunkt (S) schneiden.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schnittpunkt (S) auf der Drehachse (A) liegt.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Zahnkopflinien (44) und die Zahnfußlinien (46) der ersten Zähne (42) in einem ersten Schnittpunkt (S1) schneiden und sich die Zahnkopflinien (45) und die Zahnfußlinien (47) der zweiten Zähne (43) in einem zweiten Schnittpunkt (S2) schneiden, wobei die beiden Schnittpunkte (S1, S2) bei beginnender Verspannung einen axialen Abstand voneinander haben, der sich mit zunehmendem Verspannen verkleinert.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Stirnverzahnung (38, 39) gegengleich gestaltet sind.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Zähne (42, 43) der Stirnverzahnung (38, 39) in verspanntem Zustand über die gesamte Länge ihrer Zahnflanken aneinander anliegen.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten und zweiten Zähne (42, 43) der Stirnverzahnung (38, 39) bereits bei Erreichen von etwa 75 % einer nominalen Verspannkraft über die gesamte Länge ihrer Zahnflanken aneinander anliegen.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Hülsenabschnitt (14) an seinem dem Gleichlaufdrehgelenk (12) zugewandten Ende einen nach außen umgeformten Bördelbund (35) aufweist, der einen Lagerinnenring (34) der Radlagerung (13) einspannt, wobei die zweite Stirnverzahnung (39) an diesem Bördelbund (35) ausgebildet ist.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkaußenteil (22) eine zentrale Bohrung (20) aufweist, in welche die Verspannmittel (17) eingreifen.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannmittel (17) in Form eines massiven Bolzens gestattet sind, der in die Bohrung (20) eingeschraubt ist.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Verspannmittel (17) in Form einer Hohlschraube gestaltet sind, die in die Bohrung (20) eingeschraubt ist.
Radnabe-Drehgelenk-Anordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Innendurchmesser (D_G) der Bohrung (20) etwa einem Innendurchmesser (D_B) des Hülsenabschnitts (14) entspricht.