DE102009012789B3

DE102009012789B3 - Antriebsstrangverbindung insbesondere für Fahrzeuge

Info

Publication number: DE102009012789B3
Application number: DE102009012789A
Authority: DE
Inventors: Holger Frank; Jonathan Lipp; Michael Willmann
Original assignee: IFA Technologies GmbH
Current assignee: IFA Technologies GmbH
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2009-03-13
Publication date: 2010-11-04
Anticipated expiration: 2029-03-14
Also published as: US8221283B2; US20100239360A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Antriebsstrangverbindung (1), welche eine Welle (2), ein Gelenk (3), insbesondere ein Gleichlaufgelenk (3a) und ein Kopplungsmittel (6) umfasst. Hierbei umfasst das Kopplungsmittel (6) ein Planetengetriebe (7), wobei das Planetengetriebe (7) ein Hohlrad (8), wenigstens ein Planetenrad (9) und ein Sonnenrad (10) umfasst, wobei die Welle (2) und das Sonnenrad (10) in axialer Richtung (x) orientierte, korrespondierende Arretierungsmittel (AR) aufweisen und wobei das Sonnenrad (10) zusammen mit dem Gelenk (3, 3a) durch Drehung des Hohlrads (8) auf die Welle aufschraubbar (2) oder von der Welle (2) abschraubbar ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Antriebsstrangverbindung insbesondere für Fahrzeuge gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE 10 2004 048 079 B4 ist eine Antriebsstrangverbindung für Fahrzeuge bekannt, bei welcher ein Gelenkinnenteil eines Gleichlaufdrehgelenks über einen Sicherungsring mit einer Verschraubungshülse verbunden ist, wobei die Verschraubungshülse mittels eines Schlüssels mit einem Schraubengewinde auf ein Gegengewinde eines Wellenzapfens eines Achsgetriebes aufschraubbar ist. Eine derartige Antriebsstrangverbindung erfordert eine filigrane und schwer überwachbare Verbindung zwischen dem Gelenkinnenteil und der Verschraubungshülse.
Aus der FR 2 662 757 ist eine weitere Antriebsstrangverbindung bekannt, bei welcher eine Spannmutter zur axialen Sicherung auf eine Getriebewelle aufschraubbar ist. Die Spannmutter ist in einem getriebeseitigen Gelenkteil angeordnet und ist mittels eines durch das Gelenkteil einsteckbaren Werkzeugs drehbar. Weiterhin ist die Spannmutter mittels eines Bolzens arretierbar. Eine derartige Antriebsstrangverbindung erfordert eine Spannmutter mit einer herstellungstechnisch aufwendigen Kegelradverzahnung und erfordert weiterhin ein Spezialwerkzeug zum Herstellen und Lösen der Verbindung.
Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Antriebsstrangverbindung vorzuschlagen, welche kostengünstig mit einfachen Bauteilen herstellbar ist und insbesondere bei der Montage und Demontage kein Spezialwerkzeug erfordert.
Diese Aufgabe wird ausgehend von den Merkmalen des Oberbegriffs des Anspruchs 1 durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. In den Unteransprüchen sind vorteilhafte und zweckmäßige Weiterbildungen angegeben.
Die erfindungsgemäße Antriebsstrangverbindung weist ein Kopplungsmittel auf, welches ein Planetengetriebe umfasst, wobei das Planetengetriebe ein Hohlrad, wenigstens ein Planetenrad und ein Sonnenrad umfasst, wobei die Welle und das Sonnenrad in axialer Richtung orientierte, korrespondierende Arretierungsmittel aufweisen und wobei das Sonnenrad zusammen mit dem Gelenk durch Drehung des Hohlrads auf die Welle aufschraubbar oder von der Welle abschraubbar ist. Ein derartig ausgebildetes Kopplungsmittel ist mit einfach herstellbaren Bauteilen realisierbar und ist weiterhin ohne Werkzeug betätigbar. Kern der Erfindung ist somit ein Kopplungsmittel, welches trotz starker Unterschiede zwischen dem Durchmesser der Welle und dem Durchmesser des Gelenks sowohl bei der Montage als auch bei der Demontage zur Betätigung gut zugänglich ist und sich weiterhin leicht von Hand und ohne Werkzeug betätigen lässt.
Die Erfindung sieht vor, die Drehmomentübertragungsmittel durch eine Verzahnung, insbesondere durch wenigstens eine korrespondierende Nut-Keil-Verbindung und insbesondere durch korrespondierende Kleilwellenprofile an der Welle und an dem mit der Welle in Verbindung stehenden Gelenkteil auszubilden. Derartige Drehmomentübertragungsmittel erlauben ein einfaches Kuppeln und Entkuppeln von Welle und Gelenkteil durch Zusammenschieben und Auseinanderziehen der Bauteile.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, die Arretierungsmittel durch formschlüssig ineinander greifende Verbindungsmittel auszubilden, die insbesondere in Form einer Gewindeverbindung oder einer Bajonettverbindung realisiert sind. Derartige Verbindungsmittel lassen sich fertigungstechnisch einfach herstellen und sind auch für den Einsatz bei erschwerten Umgebungsbedingungen geeignet.
Die Erfindung sieht insbesondere vor, die Gewindeverbindung durch ein Innengewinde und ein Außengewinde auszubilden, wobei das Innengewinde insbesondere an dem Sonnenrad ausgebildet ist und wobei das Außengewinde insbesondere an der Welle und vorzugsweise an einem Fortsatz der Welle ausgebildet ist. Derartige Gewindetypen sind an den beiden Bauteilen fertigungstechnisch einfach herstellbar.
Weiterhin sieht die Erfindung vor, in dem Gelenkteil einen Aufnahmenraum für das Sonnenrad auszubilden, der durch einen Deckel verschließbar ist. Hierdurch ist das Sonnenrad mit einfachen Mitteln in axialer Richtung in dem Gelenkteil festlegbar.
Schließlich sieht die Erfindung vor, einen wellennahen Abschnitt des Gelenkteils und einen wellenfernen Abschnitt des Gelenkteils, zu welchem das Planetengetriebe gehört, durch wenigstens einen, vorzugsweise drei drehmomentübertragende Stege zu verbinden. Hierdurch sind trotz des in das Gelenkteil eingebauten Planetengetriebes hohe Drehmomente von dem wellennahen Abschnitt zu dem wellenfernen Abschnitt übertragbar.
Die Begriffe Aufschrauben und Abschrauben beschreiben im Sinne der Erfindung im Hinblick auf die Verbindung von Sonnenrad und Welle sowohl ein Verbinden der Bauteile unter Verwendung von Gewinden als auch ein Verbinden der Bauteile unter Verwendung eines nach dem Prinzip einer Bajonettverbindung gestalteten Verschlusses.
Weitere Einzelheiten der Erfindung werden in der Zeichnung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels beschrieben.
Hierbei zeigt:
1: einen Querschnitt durch eine teilweise schematisch dargestellte Ausführungsvariante eines Gelenks einer Antriebsstrangverbindung;
2: einen Längsschnitt durch das in der 1 gezeigte Gelenk entsprechend der in der 1 gezeigten Schnittlinie II-II bei demontierter Welle und
3: einen weiteren Längsschnitt durch das in der 1 gezeigte Gelenk entsprechend der in der 1 gezeigten Schnittlinie II-II bei montierter Welle.
In der 1 ist ein Querschnitt durch eine teilweise schematisch dargestellte Ausführungsvariante einer Antriebsstrangverbindung 1 dargestellt. Die Schnittlinie für diesen Schnitt verläuft entsprechend der in der 2 dargestellten Schnittlinie I-I. Die erfindungsgemäße Antriebsstrangverbindung 1 umfasst im Wesentlichen eine in den 2 und 3 dargestellte Welle 2 und ein Gelenk 3, wobei die Welle 2 vorzugsweise als Keilwelle 2a und das Gelenk 3 vorzugsweise als Gleichlaufgelenk 3a ausgebildet ist. Hierbei sind alle drei Figuren als schematische Darstellungen zu verstehen, wobei insbesondere in der 2 zur Erhaltung der Übersichtlichkeit die geschnittenen Flächen zum Großteil nicht durch Schraffierungen gekennzeichnet sind. Das Gelenk 3 umfasst ein erstes Gelenkteil 4 und ein zweites Gelenkteil 5, wobei das erste Gelenkteil 4 als Gelenkaußenteil 4a und das zweite Gelenkteil 5 als Gelenkinnenteil 5a ausgebildet ist. Die Antriebsstrangverbindung 1 bzw. das Gelenk 3 umfasst weiterhin ein Kopplungsmittel 6. Das Kopplungsmittel 6 ist als Planetengetriebe 7 ausgeführt, welches im Wesentlich ein Hohlrad 8, ein Planetenrad 9 und ein Sonnenrad 10 umfasst. Das Sonnenrad 10 ist in axialer Richtung x in dem ersten Gelenkteil 4 festgelegt. Hierzu weist das erste Gelenkteil 4 einen Aufnahmeraum 11 auf, welcher durch einen Deckel 12 verschließbar ist. Das erste Gelenkteil 4 steht mit dem zweiten Gelenkteil 5 über drehmomentübertragende Kugeln 13, welche in einem Kugelkäfig 14 gehalten sind, in Drehverbindung. Das zweite Gelenkteil 5, welches als Gelenkinnenteil 5a ausgebildet ist, weist eine Durchgangsbohrung 15 mit einer Wellenverzahnung 16 auf, in welche eine nicht dargestellte weitere Keilwelle einsteckbar ist. Das erste Gelenkteil 4 weist links von dem Planetengetrieben 7 einen wellennahen Abschnitt I und rechts von dem Planetengetriebe 7 einen wellenfernen Abschnitt II auf. Diese beiden Abschnitte I, II sind durch drei Stege 17a, 17b und 17c durch das Planetengetriebe 7 hindurch miteinander verbunden. Die Stege 17a, 17b, 17c bilden zusammen eine Außenführung AF für das Sonnenrad, durch welche dieses zentrisch zu einer Drehachse D10 gehalten wird. In dem wellennahen Abschnitt I weist das erste Gelenkteil 4 eine in axiale Richtung x verlaufende Bohrung 18 auf, welche eine Wellenverzahnung 19 besitzt. Die Wellenverzahnung 19 der Bohrung 18 des ersten Gelenkteils 4 und eine Wellenverzahnung 2b der Welle 2 bilden Drehmomentübertragungsmittel DM. Die Bohrung 18 mündet in den Aufnahmeraum 11 des bereits erwähnten Planetengetriebes 7, in welchem das Sonnenrad 10 angeordnet ist. Das Sonnenrad 10 ist um eine in axiale Richtung x verlaufende Längsachse L gegenüber dem ersten Gelenkteil 4 drehbar. Eine Drehung des Sonnenrads 10 in eine Drehrichtung w bzw. eine entgegengesetzte Drehrichtung w' ist mittels des Hohlrads 8 erzeugbar, welches über das Planetenrad 9 auf das Sonnenrad 10 einwirkt. Hierbei wird das Planetenrad 9 von einem als Stift 20 ausgebildeten Planetenträger 21 drehbar um eine Drehachse D9 an dem wellennahen Abschnitt I des ersten Gelenkteils 4 gehalten. Mittels des durch das Planetengetriebe 7 antreibbaren Sonnenrads 10 ist nunmehr die Festlegung der schematisch dargestellten Welle 2 in axialer Richtung an dem ersten Gelenkteil 4 des Gelenks 3 möglich. Hierzu weist die Welle 2 einen Fortsatz 22 mit einem Außengewinde 23 auf. Dieses Außengewinde 23 ist in seinen Abmessungen korrespondierend zu einem in dem Sonnenrad 10 ausgeführten Innengewinde 24 ausgeführt. Das Außengewinde 23 der Welle 2 und das Innengewinde 24 des Sonnenrads 10 bilden miteinander eine Gewindeverbindung 25 und dienen als Arretierungsmittel AR. Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsvariante ist es vorgesehen die Arretierungsmittel durch Verbindungsmittel zu bilden, welche in der Art eines Bajonettverschlusses durch Ineinanderstecken und gegenseitiges Verdrehen verbunden und gelöst werden.
Zur Montage bzw. zur axialen Festlegung der Welle 2 an dem ersten Gelenkteil 4 wird die Welle 2 aus der in der 2 dargestellten Position in die Pfeilrichtung x in die Bohrung 18 des wellennahen Abschnitts I des ersten Gelenkteils 4 eingeschoben, bis der Fortsatz 22 der Welle 2 auf das Innengewinde 24 des Sonnenrads 10 trifft. Anschließend wird das Hohlrad 8 des Planetengetriebes 7 so um die Längsachse L gedreht, dass sich das Sonnenrad auf den Fortsatz 22 der Welle 2 aufschraubt und hierbei die Welle 2 in Pfeilrichtung x weiter in das erste Gelenkteil 4 hineinzieht. Sobald die Welle 2 in einer vorgesehenen, in der 3 dargestellten axialen Position steht, wird das Hohlrad 8 und/oder das Planetenrad 9 und/oder das Sonnenrad 10 an dem ersten Gelenkteil 4 gegen eine Drehung fixiert. Im Ausführungsbeispiel ist in der 2 schematisch eine Fixierung des Hohlrads 8 an dem wellennahen Abschnitt I des ersten Gelenkteils 4 dargestellt. Hierzu weist das Hohlrad 8 eine Gewindebohrung 26 auf, in welcher eine Madenschraube 27 angeordnet ist, welche zur Fixierung zur Hälfte in eine in dem ersten Gelenkteil 4 ausgeführte Bohrung 28 einschraubbar ist. Zusätzlich erfolgt eine Sicherung des Hohlrads 8 gegen eine axiale Bewegung in x'-Richtung durch einen Sicherungsring 29, welcher in eine umlaufende Nut 30 eingreift, die an dem Gelenkaußenteil 4a ausgebildet ist. Der Sicherungsring 29 ist nur in der 3 dargestellt. Entsprechend dem Ausführungsbeispiel ist die Welle 2 insbesondere als Getriebeausgangswelle ausgebildet. Die nicht dargestellte weitere Welle, welche mit dem Gelenkinnenteil 5a kuppelbar ist insbesondere als Gelenkwelle ausgebildet.
Die Erfindung ist nicht auf dargestellte oder beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt. Sie umfasst vielmehr Weiterbildungen der Erfindung im Rahmen der Schutzrechtsansprüche.

1: Antriebsstrangverbindung
2: Welle
2a: Keilwelle
2b: Wellenverzahnung
3: Gelenk
3a: Gleichlaufgelenk
4: erstes Gelenkteil von 3
4a: Gelenkaußenteil
5: zweites Gelenkteil von 3
5a: Gelenkinnenteil
6: Kopplungsmittel
7: Planetengetriebe
8: Hohlrad
9: Planetenrad
10: Sonnenrad
11: Aufnahmeraum für 10 in 4
12: Deckel für 11
13: drehmomentübertragende Kugel
14: Kugelkäfig
15: Durchgangsbohrung in 5
16: Wellenverzahnung von 15
17a: Steg zwischen I und II
17b: Steg zwischen I und II
17c: Steg zwischen I und II
18: Bohrung in I
19: Wellenverzahnung von 18
20: Stift von 21
21: Planetenträger
22: Fortsatz an 2
23: Außengewinde von 2 an 22
24: Innengewinde in 10
25: Gewindeverbindung aus 23, 24
26: Gewindebohrung in 8
27: Madenschraube
28: radiale Bohrung in I
29: Sicherungsring für 8
30: umlaufende Nut an 4a für 29
I: wellennaher Abschnitt von 4
II: wellenferner Abschnitt von 4
AF: Außenführung aus 17a, 17b, 17c
AR: Arretierungsmittel
D9: Drehachse von 9
D10: Drehachse von 10
DM: Drehmomentübertragungsmittel
L: Längsachse
VM: Verbindungsmittel
w, w': Drehrichtung um L
x: Axiale Richtung

Claims

Antriebsstrangverbindung (1), insbesondere für Fahrzeuge umfassend, – eine Welle (2), ein Gelenk (3), insbesondere eine Gleichlaufgelenk (3a) und ein Kopplungsmittel (6), – wobei das Gelenk (3, 3a) ein erstes Gelenkteil (4, 4a) und ein zweites Gelenkteil (5, 5a) umfasst, – wobei das Kopplungsmittel (6) an einem der Gelenkteile (4, 4a; 5, 5a) des Gelenks (3, 3a) in axialer Richtung (x) festgelegt ist und – wobei die Welle (2) mit diesem Gelenkteil (4, 4a; 5, 5a) des Gelenks (3, 3a) über Drehmomentübertragungsmittel (DM) drehfest verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass – das Kopplungsmittel (6) ein Planetengetriebe (7) umfasst, – wobei das Planetengetriebe (7) ein Hohlrad (8), wenigstens ein Planetenrad (9) und ein Sonnenrad (10) umfasst, – wobei die Welle (2) und das Sonnenrad (10) in axialer Richtung (x) orientierte, korrespondierende Arretierungsmittel (AR) aufweisen und – wobei das Sonnenrad (10) zusammen mit dem Gelenk (3, 3a) durch Drehung des Hohlrads (8) auf die Welle aufschraubbar (2) oder von der Welle (2) abschraubbar ist.
Antriebsstrangverbindung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehmomentübertragungsmittel (DM) durch eine Verzahnung, insbesondere durch wenigstens eine korrespondierende Nut-Keil-Verbindung (15, 16) und insbesondere durch korrespondierende Keilwellenprofile an der Welle (2) und an dem mit der Welle (2) in Verbindung stehenden Gelenkteil (4, 4a) ausgebildet sind.
Antriebsstrangverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Arretierungsmittel (AR) formschlüssig ineinander greifende Verbindungsmittel (VM) umfassen, wobei die Verbindungsmittel (VM) insbesondere als Gewindeverbindung (25) oder als Bajonettverbindung ausgebildet sind.
Antriebsstrangverbindung (1) nach Anspruch 3, dass die Gewindeverbindung (25) ein Innengewinde (24) und ein Außengewinde (25) umfasst, wobei das Innengewinde (24) insbesondere an dem Sonnenrad (10) ausgebildet ist und wobei das Außengewinde (25) insbesondere an der Welle (2) und vorzugsweise an einem Fortsatz (22) der Welle (2) ausgebildet ist.
Antriebsstrangverbindung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gelenkteil (4, 4a) einen Aufnahmenraum (11) für das Sonnenrad (10) aufweist, welcher durch einen Deckel (12) verschließbar ist.
Antriebsstrangverbindung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein wellennaher Abschnitt (I) des Gelenkteils (4, 4a) und ein wellenferner Abschnitt (II) des Gelenkteils (4, 4a), welches das Planetengetriebe (7) umfasst, durch wenigstens einen, vorzugsweise drei drehmomentübertragende Stege (17a, 17b, 17c) verbunden sind.