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Dokumentenidentifikation DE19904960C1 30.11.2000
Titel Anordnung eines Kreuzgelenkes und eines Zahnrades für ein Getriebe
Anmelder GKN Walterscheid GmbH, 53797 Lohmar, DE;
GKN Walterscheid Getriebe GmbH, 02681 Kirschau, DE
Erfinder Coenen, Karl, Dipl.-Ing., 53721 Siegburg, DE;
Eidam, Manfred, Dipl.-Ing., 02681 Wilthen, DE
Vertreter Harwardt Neumann Patent- und Rechtsanwälte, 53721 Siegburg
DE-Anmeldedatum 06.02.1999
DE-Aktenzeichen 19904960
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.11.2000
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.11.2000
IPC-Hauptklasse F16D 3/26
IPC-Nebenklasse A01D 69/00   A01D 69/06   B60K 17/34   
Zusammenfassung Die Erfindung betrifft eine Anordnung, umfassend ein Kreuzgelenk 1 mit einer um eine erste Drehachse 6 drehbaren ersten Gelenkgabel 2, mit einer um eine zweite Drehachse 7 drehbaren zweiten Gelenkgabel 3 und mit einer Zapfenkreuzgarnitur 4, mittels derer die Gelenkgabeln 2, 3 zueinander abwinkelbar verbunden sind, so daß ihre Drehachsen 6, 7 zueinander winkelverstellbar sind, sowie ein Zahnrad 5 für ein Getriebe. Um die Winkelbeugung von Kreuzgelenken einer kurz ausgeführten Gelenkwelle mit einer solchen Anordnung zu reduzieren, ist das Zahnrad 5 drehfest mit der ersten Gelenkgabel 2 verbunden und koaxial zu deren Drehachse 6 um den Mittelpunkt der Zapfenkreuzgarnitur 4 angeordnet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Anordnung eines Kreuzgelenkes und eines Zahnrades für ein Getriebe, wobei das Kreuzgelenk eine um eine erste Drehachse drehbare erste Gelenkgabel, eine um eine zweite Drehachse drehbare zweite Gelenkgabel und eine Zapfenkreuzgarnitur, mittels derer die Gelenkgabeln zueinander abwinkelbar verbunden sind, so daß ihre Drehachsen zueinander winkelverstellbar sind, umfaßt.

Aus der US 4 289 213 ist eine Anordnung eines Kreuzgelenkes mit einer Riemenscheibe für eine Getriebe im Antriebsstrang eines Fahrzeuges bekannt. Dabei wird die getriebeseitige Gelenkgabel von einer drehfest mit dieser verbundenen und auf der Gabelachse zentriert angeordneten Riemenscheibe angetrieben. Die Riemenscheibe ist mit axialem Abstand vom Zentrum des Kreuzgelenkes angeordnet und wird ihrerseits mittels eines Zahnriemens von einer umlaufenden Riemenscheibe des Getriebes angetrieben. Die Anordnung der Riemenscheibe mit axialem Abstand vom Zentrum des Kreuzgelenkes führt, vor allem beim Einsatz kurzer Gelenkwellen, zu großen Beugungswinkeln, was wiederum zu erhöhtem Verschleiß führt.

Anordnungen eines Kreuzgelenkes und eines Zahnrades finden sich vornehmlich bei Gelenkwellen, die mit zumindest einem Getriebe verbunden sind. Insbesondere bei landwirtschaftlichen Geräten, wie z. B. Feldhäckslern, erfolgt der Antrieb über Gelenkwellen, die mit einem Getriebe antriebsseitig und einem Getriebe abtriebsseitig verbunden sind. Die getriebeseitigen Gelenkgabeln der Gelenke der Gelenkwelle sind hierbei mit jeweils einem aus den Getriebegehäusen herausragenden Getriebezapfen verbunden, welcher innerhalb des Getriebes als Zahnrad ausgebildet ist oder mit einem solchen verbunden ist.

Bei Feldhäckslern erfolgt die Zuführung von Häckselgut zum Häcksler durch ein Zuführsystem, das obere und untere angetriebene Walzen umfaßt. Das Zuführsystem wird von einem Antrieb angetrieben und ist zwischen zwei Rädern einer Achse angeordnet. Die unteren Walzen des Zuführsystems sind in der Höhe feststehend, wobei die oberen Walzen in Abhänigkeit von der Häckselgutmenge in der Höhe einstellbar sind. Der Antrieb der unteren Walzen erfolgt über ein Getriebe, welches von einer Gelenkwelle angetrieben ist. Der Antrieb der oberen Walzen erfolgt entsprechend über ein weiteres Getriebe, das von einer weiteren Gelenkwelle angetrieben wird. Beide Gelenkwellen sind antriebsseitig mit einem Getriebe verbunden, welches von einer Welle eines Traktors oder einer selbstfahrenden Arbeitsmaschine oder eines Hydromotors angetrieben wird. Zusammen mit den oberen und den unteren Walzen sind die Getriebe zum Antrieb der Walzen, die Gelenkwellen und das antriebsseitige Getriebe zwischen den Antriebsrädern des Traktors oder der selbstfahrenden Arbeitsmaschine angeordnet. Die Baulängen der Getriebewellen sind daher stark begrenzt. Jedoch müssen die oberen Walzen über einen großen Bereich höhenverstellbar sein, so daß sich für die Gelenkwelle zum Antrieb der oberen Walzen große Beugewinkel ergeben können. Die Lebensdauer der Gelenkwelle ist dadurch stark reduziert.

In der US 4 303 400 ist eine Antriebsanordnung mit einem in ein Getriebe fest integriertes Gleichlauffestgelenk offenbart. Das Gleichlauffestgelenk besitzt ein auf einer ersten Achse zentriert angeordneten Außenteil mit Außenlaufrillen, ein Innenteil mit Innenlaufrillen, einen zwischen dem Außenteil und dem Innenteil angeordneten Käfig sowie Kugeln, die von dem Käfig geführt werden und zur Drehmomentübertragung in die Außenlaufrillen und die Innenlaufrillen eingreifen. Das Innenteil ist mit einer Abtriebswelle drehfest verbunden. Die Abtriebswelle ist gegenüber dem Außenteil in einer festen Stellung abgewinkelt in Lagern gehalten. Das Außenteil ist axial und drehfest mit einem Zahnrad verbunden, welches koaxial zur ersten Achse um den Mittelpunkt des Gleichlauffestgelenkes angeordnet ist. Diese Anordnung des Gleichlauffestgelenkes dient als Winkeltrieb. Das Gleichlauffestgelenk kann keine Winkelbewegungen ausführen.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Anordnung aus Kreuzgelenk und Zahnrad für ein Getriebe der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der gegenüber herkömmlichen Anordnungen bei Verwendung an einer Gelenkwelle bei gleicher Verstellung der getriebeseitigen Gelenkgabeln kleinere Beugewinkel erforderlich sind.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Zahnrad für ein Getriebe drehfest mit der ersten Gelenkgabel verbunden ist und koaxial zu deren Drehachse um dem Mittelpunkt der Zapfenkreuzgarnitur angeordnet ist.

Bei dem Einsatz einer solchen Anordnung bei einem Kreuzgelenk einer Gelenkwelle befindet sich das Gelenk mit der erfindungsgemäßen Anordnung innerhalb des Gehäuses eines Getriebes. Der Abstand zwischen den Gelenkmittelpunkten der beiden Gelenke der Gelenkwelle ist daher im Vergleich zu einer Gelenkwelle mit Gelenken einer herkömmlichen Anordnung, bei der die Gelenkmittelpunkte außerhalb der Getriebe liegen, vergrößert. Bei gleicher paralleler Verschiebung der Drehachsen der getriebeseitigen Gelenkgabeln zueinander ergeben sich somit für eine Gelenkwelle mit erfindungsgemäßer Anordnung geringere Beugewinkel. Durch die geringeren Beugewinkel ist die Lebensdauer solcher Gelenke erhöht.

Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Anordnung ferner ein Getriebegehäuse umfaßt, daß die erste Gelenkgabel, von der zweiten Gelenkgabel entfernt, einen entlang der ersten Drehachse verlaufenden Zapfen aufweist, der in einer Bohrung des Getriebegehäuses gelagert ist, daß die erste Gelenkgabel in Richtung zur zweiten Gelenkgabel glockenförmig in einen zylindrischen Abschnitt übergeht, in welchem radial verlaufende Aufnahmebohrungen für Lagerbüchsen der Zapfenkreuzgarnitur vorgesehen sind, daß auf der Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts das Zahnrad angeordnet ist und daß der zylindrische Abschnitt in einer weiteren Bohrung des Getriebegehäuses gelagert ist. Die Gelenkgabel ist somit auf beiden Seiten des Zahnrades in einem Getriebegehäuse gelagert, so daß in den Lagerungen möglichst geringe Momente auftreten.

Um das Getriebe nach außen hin abzudichten und ggf. die Schmierung des Kreuzgelenkes in das Schmiersystem des Getriebes einzubeziehen, ist vorgesehen, daß zwischen dem zylindrischen Abschnitt der ersten Gelenkgabel und der zweiten Gelenkgabel oder zwischem dem zylindrischen Abschnitt der ersten Gelenkgabel und einem mit der zweiten Gelenkgabel verbundenen Wellenabschnitt eine Dichtung angeordnet ist und daß zwischen dem zylindrischen Abschnitt der ersten Gelenkgabel und der Bohrung, in der der zylindrische Abschnitt der ersten Gabel gelagert ist, eine weitere Dichtung vorgesehen ist.

Eine günstige Ausführungsform sieht vor, daß die Dichtung zwischen dem zylindrischen Abschnitt der ersten Gelenkgabel und der zweiten Gelenkgabel oder zwischen dem zylindrischen Abschnitt der ersten Gelenkgabel und einem mit der zweiten Gelenkgabel verbundenen Wellenabschnitt durch einen Faltenbalg gebildet ist.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnung erläutert.

Hierin zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Anordnung an einer Gelenkwelle, bei der die erste Gelenkgabel innerhalb eines Getriebegehäuses gelagert ist, und

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Zuführsystems eines Feldhäckslers mit Gelenkwellen mit erfindungsgemäßen Anordnungen.

Fig. 1 zeigt eine Anordnung umfassend ein Kreuzgelenk 1 mit einer ersten Gelenkgabel 2, einer zweiten Gelenkgabel 3 und einer Zapfenkreuzgarnitur 4 sowie ein Zahnrad 5, das um das Kreuzgelenk 1 angeordnet ist. Die erste Gelenkgabel 2 ist um die erste Drehachse 6 und die zweite Gelenkgabel 3 um die zweite Drehachse 7 drehbar angeordnet. Die erste Gelenkgabel 2 und die zweite Gelenkgabel 3 sind mittels der Zapfenkreuzgarnitur 4 zueinander abwinkelbar verbunden, wobei sie nicht winklig zueinander dargestellt sind. Die Zapfenkreuzgarnitur 4 umfaßt ein Zapfenkreuz 8 mit ersten Zapfen 9 und zweiten Zapfen, wobei die ersten Zapfen 9 auf einer gemeinsamen Achse 10 und die zweiten Zapfen auf einer gemeinsamen Achse 11 liegen. Der Schnittpunkt beider Achsen 10, 11 bildet den Gelenkmittelpunkt. Die ersten Zapfen 9 sind über Wälzkörper 12 in der Lagerbüchse 13 drehbar angeordnet. Die Lagerbüchsen 13 sind in Aufnahmebohrungen 14 angeordnet, die entlang der gemeinsamen Achse 10 der ersten Zapfen 9 und radial zur Drehachse 6 der ersten Gelenkgabel 2 verlaufen. In den Aufnahmebohrungen 14 sind die Lagerbüchsen 13 durch Sicherungsringe 15 gehalten. Analog dazu sind die zweiten Zapfen über Wälzkörper drehbar in Lagerbüchsen 16 angeordnet, welche in Aufnahmebohrungen 17 der zweiten Gelenkgabel 3 sitzen, wobei die Aufnahmebohrungen 17 entlang der gemeinsamen Achse 11 der zweiten Zapfen und radial zur zweiten Drehachse 7 der zweiten Gelenkgabel 3 verlaufen.

Die erste Gelenkgabel 2 weist von der zweiten Gelenkgabel 3 entfernt einen Zapfen 18 auf, der über ein Wälzlager 19 in einer Bohrung 20 eines Getriebegehäuses 21 gelagert ist. Vom Zapfen 18 in Richtung zur zweiten Gelenkgabel 3 geht die erste Gelenkgabel 2 glockenförmig in einen zylindrischen Abschnitt 22 über. Auf der Außenfläche des zylindrischen Abschnitts 22 um den Gelenkmittelpunkt ist das Zahnrad 5 angeordnet und drehfest mit der ersten Gelenkgabel 2 verbunden. Die Mittenebene des Zahnrades 5 ist dabei senkrecht zur zweiten Drehachse 7 angeordnet und verläuft durch den Gelenkmittelpunkt. Im weiteren Verlauf des zylindrischen Abschnitts 22 ist auf dessen Außenfläche ein Wälzlager 23 angeordnet, mittels dem die erste Gelenkgabel 2 in einer Bohrung 24 des Getriebegehäuses 21 gelagert ist. Nach außen hin ist innerhalb der Bohrung 24 des Getriebegehäuses 21 ein Wellendichtring 25 angeordnet, um eine Abdichtung zwischen dem Getriebegehäuse 21 und der ersten Gelenkgabel 2 im Bereich der Bohrung 24 zu gewährleisten. Die zweite Gelenkgabel 3 ist aus dem Getriebegehäuse 21 durch die Bohrung 24 hinausgeführt und mit einen Wellenabschnitt 26 einer Gelenkwelle verbunden. Um eine vollständige Abdichtung des Getriebeinneren nach Außen zu gewährleisten, ist ein Faltenbalg 27 vorgesehen, der mittels Spannringe 44, 45 einerseits auf der Außenfläche des zylindrischen Abschnittes 22, welcher aus der Bohrung 24 herausragt, sowie auf der Außenfläche der zweiten Gelenkgabel 3 fixiert ist.

Über ein Zahnrad 28, das hier nur teilweise dargestellt ist, läßt sich das Zahnrad 5 und damit die erste Gelenkgabel 2 antreiben. Die erste Gelenkgabel 2 ist über die Wälzlager 19, 23 um die erste Drehachse 6 drehbar gelagert. Mittels der Zapfenkreuzgarnitur 4 werden Drehmomente auf die zweite Gelenkgabel 3 übertragen, die um die abwinkelbare Drehachse 7 drehbar ist. Dadurch, daß der Gelenkmittelpunkt im Inneren des Getriebegehäuses 21 angeordnet ist, lassen sich geringere Beugewinkel bei gleichem parallelen Versatz der ersten Drehachse 6 zu einer weiteren ersten Drehachse eines zweiten Gelenkes als bei herkömmlichen Anordnungen erzielen.

Fig. 2 zeigt schematisch ein Zuführsystem eines Feldhäckslers. Das Zuführsystem dient zum Zuführen von Häckselgut zu einem Häcksler. Es umfaßt zwei obere Walzen 29, 30 und zwei untere Walzen 31, 32. Die oberen Walzen 29, 30 sind von einem oberen Getriebe 33 und die unteren Walzen 31, 32 von einem unteren Getriebe 34 angetrieben. Die beiden Getriebe 33, 34 sind jeweils über eine Gelenkwelle 35, 36 angetrieben. Die Gelenkwellen 35, 36 sind mit einem gemeinsamen Getriebe 37 verbunden, das von einem Antrieb 38 angetrieben ist. Die oberen Walzen 29, 30, die unteren Walzen 31, 32, das obere Getriebe 33, das untere Getriebe 34 und die Gelenkwellen 35, 36 sind zwischen Rädern 39 einer hier nicht dargestellten landwirtschaftlichen Maschine angeordnet. Das Getriebe 37 ist bereichsweise ebenfalls zwischen den Rädern 39 angeordnet. Die oberen Walzen 29, 30 lassen sich in Abhängigkeit der Häckselgutmenge in der Höhe verstellen. Aufgrund des geringen Abstandes zwischen dem oberen Getriebe 33 und dem Getriebe 37 können nur sehr kurze Gelenkwellen eingesetzt werden. Da die oberen Walzen 29, 30 in einem großen Bereich höhenverstellbar sein müssen, ergeben sich große Beugungswinkel für die Gelenkwelle 35. Die Gelenkwelle 35 zwischen dem oberen Getriebe 33 und dem Getriebe 37 weist daher erfindungsgemäße Anordnungen eines Kreuzgelenkes und eines Zahnrades auf. Die Gelenke der Gelenkwelle 35 sind innerhalb der Getriebe 33, 37 angeordnet und nach außen hin durch Faltenbälge 40, 41 abgedichtet. Da zwischen dem unteren Getriebe 34 und dem Getriebe 37 keine Einstellung erforderlich ist und sich daher keine großen Beugewinkel der Gelenke 42, 43 der Gelenkwelle 36 ergeben, findet hier eine herkömmliche Gelenkwelle Anwendung. Bezugszeichenliste 1 Kreuzgelenk

2 erste Gelenkgabel

3 zweite Gelenkgabel

4 Zapfenkreuzgarnitur

5 Zahnrad

6 erste Drehachse

7 zweite Drehachse

8 Zapfenkreuz

9 erste Zapfen

10 Achse

11 Achse

12 Wälzkörper

13 Lagerbüchse

14 Aufnahmebohrung

15 Sicherungsring

16 Lagerbüchse

17 Aufnahmebohrung

18 Zapfen

19 Wälzlager

20 Bohrung

21 Getriebegehäuse

22 zylindrischer Abschnitt

23 Wälzlager

24 Bohrung

25 Wellendichtung

26 Wellenabschnitt

27 Faltenbalg

28 Zahnrad

29 obere Walze

30 obere Walze

31 untere Walze

32 untere Walze

33 oberes Getriebe

34 unteres Getriebe

35 Gelenkwelle

36 Gelenkwelle

37 Getriebe

38 Antrieb

39 Rad

40 Faltenbalg

41 Faltenbalg

42 Gelenk

43 Gelenk

44 Spannring

45 Spannring


Anspruch[de]
  1. 1. Anordnung, umfassend ein Kreuzgelenk (1) mit einer um eine erste Drehachse (6) drehbaren ersten Gelenkgabel (2), mit einer um eine zweite Drehache (7) drehbaren zweiten Gelenkgabel (3) und mit einer Zapfenkreuzgarnitur (4), mittels derer die Gelenkgabeln (2, 3) zueinander abwinkelbar verbunden sind, so daß ihre Drehachsen (6, 7) zueinander winkelverstellbar sind, und ein Zahnrad (5) für ein Getriebe, das drehfest mit der ersten Gelenkgabel (2) verbunden ist und koaxial zu deren Drehachse (6) um den Mittelpunkt der Zapfenkreuzgarnitur (4) angeordnet ist.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

    daß die Anordnung ferner ein Getriebegehäuse (21) umfaßt,

    daß die erste Gelenkgabel (2) von der zweiten Gelenkgabel (3) entfernt einen entlang der ersten Drehachse (6) verlaufenden Zapfen (18) aufweist, der in einer Bohrung (20) des Getriebegehäuses (21) gelagert ist,

    daß die erste Gelenkgabel (2) in Richtung zur zweiten Gelenkgabel (3) glockenförmig in einen zylindrischen Abschnitt (22) übergeht, in welchem radial verlaufende Aufnahmebohrungen (14) für Lagerbüchsen (13) der Zapfenkreuzgarnitur (4) vorgesehen sind,

    daß auf der Umfangsfläche des zylindrischen Abschnitts (22) das Zahnrad (5) angeordnet ist und

    daß der zylindrische Abschnitt (22) in einer weiteren Bohrung (24) des Getriebegehäuses (21) gelagert ist.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

    daß zwischen dem zylindrischen Abschnitt (22) der ersten Gelenkgabel (2) und der zweiten Gelenkgabel (3) oder zwischen dem zylindrischen Abschnitt (22) der ersten Gelenkgabel (2) und einem mit der zweiten Gelenkgabel (3) verbundenen Wellenabschnitt (26) eine Dichtung (27) vorgesehen ist und

    daß zwischen dem zylindrischen Abschnitt (22) der ersten Gelenkgabel (2) und der Bohrung (24), in der der zylindrische Abschnitt (22) der ersten Gelenkgabel (2) gelagert ist, eine weitere Dichtung (25) vorgesehen ist.
  4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Dichtung zwischen dem zylindrischen Abschnitt (22) der ersten Gelenkgabel (2) und der zweiten Gelenkgabel (3) oder zwischen dem zylindrischen Abschnitt (22) der ersten Gelenkgabel (2) und einem mit der zweiten Gelenkgabel (3) verbundenen Wellenabschnitt (26) durch einen Faltenbalg (27) gebildet ist.






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