DE10360361B4

DE10360361B4 - Verbindungsanordnung

Info

Publication number: DE10360361B4
Application number: DE10360361A
Authority: DE
Inventors: Hans-Heinrich Dipl.-Ing. Welschof
Original assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Current assignee: GKN Driveline Deutschland GmbH
Priority date: 2003-12-22
Filing date: 2003-12-22
Publication date: 2007-10-18
Anticipated expiration: 2023-12-23
Also published as: US20050163562A1; US7303482B2; DE10360361A1

Abstract

Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen einem Rotationsteil (11), in dem Durchgangslöcher (13) auf einem Teilkreis (14) angeordnet sind, und einem Anschlußflansch (17), der durch die Durchgangslöcher (13) durchgesteckte, in Gewindelöcher (18) eingeschraubte Schrauben (21) aufnimmt, mittels derer das Rotationsteil (11) und der Anschlußflansch (12) drehmomentfest miteinander verschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (21) einen Schraubenschaft (23) und einen Gewindeabschnitt (24) haben, wobei der Durchmesser des Schaftes D1 größer ist als der Durchmesser des Gewindeabschnittes D2, und daß in den Durchgangslöchern (13) radiale, den Querschnitt verringernde Vorsprünge (15, 16) vorgesehen sind, die einstückig an das Rotationsteil (11) angeformt sind und die beim Einstecken oder Eindrehen der Schrauben (21) radial verformt werden, so daß die Schrauben (21) mit dem Schraubenschaft (23) spielfrei an den Vorsprüngen (15, 16) in den Durchgangslöchern (13) des Rotationsteils (11) anliegen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen einem Rotationsteil, in dem Durchgangslöcher auf einem Teilkreis angeordnet sind, und einem Anschlußflansch, der durch die Durchgangslöcher durchgesteckte, in Gewindelöcher eingeschraubte Schrauben aufnimmt, mittels derer das Rotationsteil und der Anschlußflansch drehmomentfest miteinander verschraubt sind. Nach einem bevorzugten und häufigen Anwendungsfall, auf den hier abgezielt wird, handelt es sich bei dem Rotationsteil um das Gelenkaußenteil eines Gleichlaufdrehgelenks und bei dem Flanschteil um einen Wellenanschlußflansch, der mit dem Gelenkaußenteil zu verschrauben ist. Soweit im folgenden die Durchgangslöcher dem Gelenkaußenteil, das in der Regel die größere axiale Erstreckung hat, und die Gewindelöcher dem Anschlußflansch zugeordnet ist, muß festgestellt werden, daß eine Vertauschung dieser Zuordnungen ebenfalls möglich wäre, ohne daß sich am Gegenstand der Erfindung in der Sache etwas verändert. Zwischen dem Gelenkaußenteil und Anschlußflansch kann ein Dichtungsdeckel eingespannt sein, wenn das Gelenkaußenteil ringförmig ist, um ein sogenanntes Scheibengelenk zu bilden.
Jeglicher andere Anwendungsfall der Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung ist denkbar.
Bei bekannten drehmomentübertragenden Verbindungsanordnungen der hier genannten Art kann es zu einem Lösen der Schrauben kommen, wenn das zu übertragende Drehmoment höher ist, als das von den Reibkräften in der Flanschverbindung aufzunehmende Drehmoment. Hierbei kann es zu Bewegungen unter den Schraubenköpfen kommen, wobei sich die Schrauben lösen. Solche Bewegungen unter den Schraubenköpfen ergeben sich dann, wenn die Gleitbewegungen zwischen den Flanschflächen so groß werden, daß die Relativbewegung zwischen den Flanschteilen nicht mehr durch eine elastische Biegeverformung der Schraubenschäfte aufgefangen werden kann. Dies ist also der Fall, wenn die Gleitbewegungen zwischen den Flanschteilen dazu führen, daß die auf die Schraubenschäfte einwirkenden Biegekräfte größer sind, als die vom Schraubenkopf aufzunehmenden Reibungskräfte.
Aus der DE 197 27 333 C2 ist eine Bremsscheibe mit einem Reibring bekannt, der über Befestigungsschrauben mit einem Bremsscheibentopf verbunden ist. Die Befestigungsschrauben weisen jeweils einen zylindrischen Ansatz mit einem endseitigen Gewindeteil auf, wobei der zylindrische Ansatz in einer Bohrung des Reibrings liegt und das Gewindeteil in den Bremsscheibentopf eingeschraubt ist. Zwischen dem zylindrischen Ansatz der Schraube und der Bohrung des Reibrings sitzt zur Lagerung eine koaxiale Wellblechhülse ein.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung der genannten Art bereitzustellen, mit der bei einer gegebenen Schraubengröße das übertragbare Drehmoment erhöht werden kann bzw. bei der für ein störungsfrei übertragbares gegebenes Drehmoment eine geringere Schraubengröße verwendet werden kann.
Die erfindungsgemäße Lösung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben einen Schraubenschaft und einen Gewindeabschnitt haben, wobei der Durchmesser des Schaftes D1 größer ist als der Durchmesser des Gewindeabschnittes D2, und daß in den Durchgangslöchern radiale, den Querschnitt verringernde Vorsprünge vorgesehen sind, die einstückig an das Rotationsteil angeformt sind und die beim Einstecken oder Eindrehen der Schrauben radial verformt werden, so daß die Schrauben mit dem Schraubenschaft spielfrei an den Vorsprüngen in den Durchgangslöchern des Rotationsteils anliegen. Mit einer Verbindungsanordnung der hiermit vorgeschlagenen Art ist es nicht länger erforderlich, das Drehmoment über das durch die Reibkräfte zwischen den miteinander verspannten Flanschflächen aufgebaute Reibmoment zu übertragen. Vielmehr kann dieses Reibmoment niedriger sein, als das maximal zu übertragende Drehmoment. Dieses Drehmoment wird erfindungsgemäß im wesentlichen über die von den Schraubenschäften aufzunehmenden Schermomente übertragen. Da hierbei die Schraubenschäfte spielfrei in den Durchgangslöchern gehalten werden, entfallen die Gleitbewegungen unter den Schraubenköpfen, so daß die Schrauben sich nicht mehr unbeabsichtigt lösen können.
Die radiale Verformung der Vorsprünge beim Einstecken bzw. Eindrehen der Schrauben kann elastisch sein. Um geringere Anforderungen an die Fertigungsgenauigkeit zu ermöglichen, bewegt sich die radiale Verformung der Vorsprünge jedoch vorzugsweise im plastischen Bereich.
Weiterhin wird vorgeschlagen, daß in den Durchgangslöchern jeweils einander radial gegenüberliegende Vorsprünge vorgesehen sind, die insbesondere in Umfangsrichtung entgegengesetzt auf einer Teilkreislinie der Durchgangslöcher liegen. Hierbei reicht es, daß die Vorsprünge ausschließlich im Bereich der Austrittsöffnungen der Durchgangslöcher vorgesehen sind.
In bevorzugter Weise werden die Vorsprünge durch Materialverdrängung im Bereich der Öffnungen der Durchgangslöcher hergestellt. Dabei entstehen die Vorsprünge in Form von Aufwerfungen infolge plastischer Verformung in den Durchgangslöchern.
Die Vorsprünge in den Durchgangslöchern müssen so dimensioniert sein, daß die Differenz zwischen dem maximalen zu übertragenden Drehmoment und dem Reibmoment in der Flanschverbindung nicht zu bleibenden Verformungen an den Vorsprüngen im Betrieb führen kann. Die Gewindelänge der Schrauben soll so gewählt werden, daß nach der vollständigen Montage der gewindefreie Schraubenschaft an den örtlichen Vorsprüngen in den Durchgangslöchern anliegt.
Mit der Erfindung wird erreicht, daß die Umfangsbewegungen zwischen dem Rotationsteil und dem Anschlußflansch auch bei maximalem Drehmoment sehr gering werden oder gar nicht auftreten. Damit wird sichergestellt, daß keine Gleitbewegungen unter den Schraubenköpfen auftreten und keine unzulässigen Setzverluste im Schraubverband auftreten. Somit kann auch mit kleineren Schrauben eine sichere Verbindung im Verband der Verbindungsanordnung erzeugt werden. Solche kleineren Schrauben führen zwar zu geringeren Zugkräften und damit Reibungskräften zwischen den Flanschen. Sie haben aber ausreichende Reserven bezüglich der Schwerbelastbarkeit, um die zuvor genannten Verluste zu kompensieren. Die Schrauben können aus vergütetem Stahl bestehen; ihre Gewinde können gerollt sein.
Geringe Mehrkosten für die Herstellung der Vorsprünge bzw. Erhebungen durch einen entsprechenden Umformvorgang stehen als Vorteil deutlich geringe Kosten für Schrauben geringerer Größe sowie für kleinere Rotationsteile und Anschlußflansche gegenüber.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachstehend beschrieben.
1 zeigt eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung
a) in Axialansicht vor dem Eindrehen der Verbindungsschrauben
b) in radialer Ansicht mit Teilschnitt nach dem Eindrehen der Verbindungsschrauben;
2 zeigt ein erfindungsgemäßes Rotationsteil
a) in axialer Ansicht
b) im Schnitt S-S;
3 zeigt ein Gleichlaufdrehgelenk mit einer erfindungsgemäßen Verbindungsanordnung im Längsschnitt.
In 1 ist ein Rotationsteil 11 gezeigt, das hier als Außenteil eines Gleichlaufdrehgelenks ausgebildet ist und über dem Umfang verteilt Kugelbahnen 12 zur Aufnahme drehmomentübertragender Kugeln aufweist. In dem Rotationsteil sind weiterhin Durchgangslöcher 13 zum Einstecken von Schrauben vorgesehen. Diese Durchgangslöcher haben im wesentlichen auf dem Teilkreis 14 für die Durchgangslöcher angeordnete sich gegenüberliegende nach innen gerichtete Vorsprünge 15, 16, die den freien Durchmesser der Durchgangslöcher 13 reduzieren. Mit dem Rotationsteil 11 ist ein Flansch 17 verbunden, in dem Gewindebohrungen 18 vorgesehen sind. Am Flansch 17 ist ein Zentrierbund 19 ausgebildet, der das Rotationsteil 11 zu Zwecken der gegenseitigen Zentrierung übergreift. Am Flansch 17 ist eine Welle 20 angeformt. Wie im Teilschnitt B-A zu erkennen ist, sind in die Gewindelöcher 18 durch die Durchgangslöcher 13 durchgesteckte Schrauben 21 eingeschraubt, die einen Schraubenkopf 22, einen Schraubenschaft 23 und einen Gewindeabschnitt 24 umfassen. Unter den Schraubenkopf ist ein Scheibe 25 unterlegt. Der Durchmesser D1 des Schaftes ist erfindungsgemäß größer als der Außendurchmesser D2 des Gewindeabschnittes. Weiterhin ist der Durchmesser D3 der Durchgangsbohrung 13 deutlich größer als der Durchmesser D1 des Schraubenschaftes. Durch die inneren Vorsprünge 15, 16, die beim Einstecken bzw. Eindrehen der Schrauben elastisch oder plastisch verformt werden, ist jedoch das Rotationsteil 11 spielfrei auf den eingedrehten Schrauben 21 gegenüber dem Flansch 17 gehalten.
In 2 ist ein Rotationsteil 11 in Form eines Gelenkaußenteils eines VL-Verschiebegelenks gezeigt. Dieses weist über dem Umfang abwechselnd schräg zur Längsachse verlaufende Kugelbahnen 12 zur Aufnahme drehmomentübertragender Kugeln auf. In dem Rotationsteil sind weiterhin Durchgangslöcher 13 zum Einstecken von Schrauben vorgesehen. Diese Durchgangslöcher haben im wesentlichen auf dem Teilkreis 14 für die Durchgangslöcher angeordnete sich gegenüberliegende nach innen gerichtete Vorsprünge 15, 16, die den freien Durchmesser der Durchgangslöcher reduzieren.
In 3 ist ein Gleichlaufdrehgelenk 51 im Längsschnitt gezeigt, das im wesentlichen aus einem Gelenkaußenteil 11, einem Gelenkinnenteil 31, einem Kugelkäfig 32 sowie in dieser Darstellung nicht erkennbaren drehmomentübertragenden Kugeln besteht. Das Gelenkaußenteil 11 ist über eine erfindungsgemäße Verbindungsanordnung mit einem Flansch 17 verschraubt, dem über eine Glocke 52 ein Wellenzapfen 53 angeformt ist. In das Gelenkinnenteil 31 ist eine Welle 33 eingesteckt. Mit der Schraubverbindung ist zugleich ein Ringdeckel 34 mit dem Gelenkaußenteil 11 verbunden, auf dem ein Faltenbalg 35 festgelegt ist, der das Gelenk gegenüber der Welle 33 abdichtet. Die erfindungsgemäße Verbindungsanordnung umfaßt in Gewindelöcher 18 im Anschlußflansch 17 eingedrehte Schrauben 21, die durch die Durchgangslöcher 13 im Gelenkaußenteil 11 durchgesteckt sind und deren Schraubenkopf 22 jeweils auf Scheiben 25 aufliegt. Die erfindungsgemäßen Vorsprünge in den Durchgangslöchern 13 liegen vorzugsweise an deren Austritt auf Seiten des Flansches 17.

Claims

Verbindungsanordnung zur Drehmomentübertragung zwischen einem Rotationsteil (11), in dem Durchgangslöcher (13) auf einem Teilkreis (14) angeordnet sind, und einem Anschlußflansch (17), der durch die Durchgangslöcher (13) durchgesteckte, in Gewindelöcher (18) eingeschraubte Schrauben (21) aufnimmt, mittels derer das Rotationsteil (11) und der Anschlußflansch (12) drehmomentfest miteinander verschraubt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (21) einen Schraubenschaft (23) und einen Gewindeabschnitt (24) haben, wobei der Durchmesser des Schaftes D1 größer ist als der Durchmesser des Gewindeabschnittes D2, und daß in den Durchgangslöchern (13) radiale, den Querschnitt verringernde Vorsprünge (15, 16) vorgesehen sind, die einstückig an das Rotationsteil (11) angeformt sind und die beim Einstecken oder Eindrehen der Schrauben (21) radial verformt werden, so daß die Schrauben (21) mit dem Schraubenschaft (23) spielfrei an den Vorsprüngen (15, 16) in den Durchgangslöchern (13) des Rotationsteils (11) anliegen.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (15, 16) beim Einstecken oder Eindrehen der Schrauben zumindest elastisch, vorzugsweise auch plastisch verformt werden.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in den Durchgangslöchern (13) jeweils einander radial gegenüberliegende Vorsprünge (15, 16) vorgesehen sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (15, 16) in Umfangsrichtung entgegengesetzt auf einer Teilkreislinie (14) der Durchgangslöcher (13) liegen.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (15, 16) ausschließlich im Bereich der Austrittsöffnungen der Durchgangslöcher (13) vorgesehen sind.
Verbindungsanordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorsprünge (15, 16) durch Materialverdrängungen im Bereich von Stirnflächen des Rotationsteils (11) hergestellt sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Schrauben (21) aus vergütetem Material hergestellt sind.
Verbindungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Gewindeabschnitt (24) der Schrauben (21) gerollt ist.