DE102004062843A1 - Verschiebegelenk mit inneren axialen Anschlägen und integrierter Zwischenwelle und damit gebildete Gelenkwelle - Google Patents
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Abstract
Verschiebegelenk, bestehend aus einem Gelenkaußenteil mit einer Längsachse und ersten Kugelbahnen, die mit der Längsachse - insbesondere über dem Umfang abwechselnde - gleich große erste Kreuzungswinkel bbilden, DOLLAR A einem Gelenkinnenteil 11 mit einer Längsachse A¶N¶ und zweiten Kugelbahnen 15, 16, die mit der Längsachse A¶N¶ - insbesondere über dem Umfang abwechselnde - gleich große zweite Kreuzungswinkel bilden, wobei jeweils Bahnpaare von ersten und zweiten Kugelbahnen, die jeweils eine drehmomentübertragende Kugel aufnehmen, bei übereinstimmenden Längsachsen A¶N¶ gleich große, jedoch zueinander entgegengesetzte Kreuzungswinkel mit den Längsachsen A¶N¶ bilden, und mit einem ringförmigen Kugelkäfig mit einer Längsachse, der die drehmomentübertragenden Kugeln in umfangsverteilten Käfigfenstern aufnimmt und in einer gemeinsamen Ebene hält, wobei der Kugelkäfig mit seiner Innenfläche gegenüber der Außenfläche des Gelenkinnenteils 11 Axialanschläge bildet, die bei einer relativen Verschiebung von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil 11 innerhalb eines Betriebsbeugebereichs des Gelenks zur Wirkung kommen, wobei die Außenfläche des Gelenkinnenteils 11 zur Längsachse A¶N¶ ausgeführte Reduzierungsflächen 17, 18 mit reduziertem Abstand bezüglich der Längsachse A¶N¶ aufweist, wobei in Richtung einer Projektionsachse unter einem Projektions- und Montagewinkel alpha¶m¶ zur Längsachse A¶N¶ betrachtet, welcher größer ist als der maximale Betriebsbeugewinkel, die Projektionsfläche des ...
Description
- Die Erfindung betrifft ein Verschiebegelenk bestehend aus einem Gelenkaußenteil mit einer Längsachse und ersten Kugelbahnen, die mit der Längsachse – insbesondere über dem Umfang abwechselnde – gleich große erste Kreuzungswinkel bilden, einem Gelenkinnenteil mit einer Längsachse und zweiten Kugelbahnen, die mit der Längsachse – insbesondere über dem Umfang abwechselnde – gleich große zweite Kreuzungswinkel bilden, wobei jeweils Bahnpaare von ersten und zweiten Kugelbahnen, die jeweils eine drehmomentübertragende Kugel aufnehmen, bei übereinstimmenden Längsachsen gleich große, jedoch zueinander entgegengesetzte Kreuzungswinkel mit den Längsachsen bilden, und mit einem ringförmigen Kugelkäfig mit einer Längsachse, der die drehmomentübertragenden Kugeln in umfangsverteilten Käfigfenstern aufnimmt und in einer gemeinsamen Ebene hält, wobei der Kugelkäfig gegenüber der Außenfläche des Gelenkinnenteils mit seiner Innenfläche Axialanschläge bildet, die bei einer relativen Verschiebung von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil innerhalb eines Betriebsbeugebereichs des Gelenks zur Wirkung kommen. Verschiebegelenke der genannten Art werden überwiegend in Antriebswellen von Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei in einer Antriebswelle jeweils zwei Gelenke mit einer Zwischenwelle zu einer vollständigen Gelenkwelle ergänzt werden. Hierbei wird insbesondere zum Einsatz als Seitenwellen für die ungelenkte Antriebsachse von hinterachsgetriebenen Fahrzeugen häufig die Kombination von zwei im wesentlichen baugleichen Verschiebegelenken und einer Zwischenwelle zur vollständigen Gelenkwelle gewählt. Unter die genannte Definition von Verschiebegelenken fallen VL-Gelenke, deren Bahnmittellinien im Verhältnis zu den Längsachsen als windschief mit Abstand kreuzende Geraden oder als Schraubenlinien verlaufen, ebenso wie Gegenbahngelenke, deren Bahnmittellinien im Verhältnis zu den Längsachsen in Radialebenen durch die Längsachsen liegen und letztere schneiden. Die nach ihrem Bauprinzip axial verschiebbaren Gleichlaufgelenke bilden hierbei Axialanschläge durch den Anschlag der balligen Außenumfangsfläche des Gelenkinnenteils an der inneren ringförmigen Hohlfläche des Kugelkäfigs. Diese Art der Axialanschlagmittel hat sich bewährt und hat den Vorteil der weitgehenden Geräuschfreiheit. Die Art der Montage von Gleichlaufgelenken bekannter Art erfordert große Montagewinkel, die über den maximalen Betriebsbeugewinkeln liegen. Bei diesem zur Montage erforderlichen sogenannten Überbeugen des Gelenks ist es nicht möglich, daß das Gelenkinnenteil bereits mit der Zwischenwelle verbunden ist, da diese das Überbeugen des Gelenks durch Anschlagen am Kugelkäfig verhindern würde. Die vorstehend genannte Tatsache erfordert somit eine lösbare Verbindung zwischen dem Gelenkinnenteil und der Zwischenwelle. Hierzu werden sich ergänzende Wellenverzahnungen an beiden Bauteilen vorgesehen, mit denen diese nach der Gelenkmontage zusammengefügt werden können. Solche Wellenverzahnungen verursachen Kosten und führen zu Drehspielen innerhalb der Verzahnung.
- Mit der
DE 196 48 537 C1 ist erstmals eine Gelenkwelle mit zwei VL-Gelenken vorgeschlagen worden, die so ausgeführt sind, daß eine Gelenkmontage auch dann noch möglich ist, wenn die Gelenkinnenteile bereits mit der Zwischenwelle unlösbar verbunden, insbesondere mit dieser verschweißt sind. Hierfür sind in den Kugelkäfigen an zumindest jeweils einer Endöffnung Innenausnehmungen vorgesehen, die im Zusammenwirken mit den Führungsstegen der Gelenkinnenteile ein bajonettartiges Ineinanderfügen mit anschließendem Verdrehen in zueinander koaxialer Stellung erlauben. Nachteilig ist hierbei die Schwächung der Kugelkäfige durch die den Durchmesser der Endöffnungen erweiternden Innenausnehmungen. - Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Gleichlaufverschiebegelenke der VL-Bauart oder Gegenbahn-Bauart bereitzustellen, dessen Montierbarkeit auch dann noch gegeben ist, wenn sein Gelenkinnenteil bereits mit einer Zwischenwelle verbunden ist. Die Lösung hierfür besteht in einem Gleichlaufverschiebegelenk bestehend aus einem Gelenkaußenteil mit einer Längsachse und ersten Kugelbahnen, die mit der Längsachse – insbesondere über dem Umfang abwechselnde – gleich große erste Kreuzungswinkel bilden, einem Gelenkinnenteil mit einer Längsachse und zweiten Kugelbahnen, die mit der Längsachse – insbesondere über dem Umfang abwechselnde – gleich große zweite Kreuzungswinkel bilden, wobei jeweils Bahnpaare von ersten und zweiten Kugelbahnen, die jeweils eine drehmomentübertragende Kugel aufnehmen, bei übereinstimmenden Längsachsen gleich große, jedoch zueinander entgegengesetzte Kreuzungswinkel mit den Längsachsen bilden, und mit einem ringförmigen Kugelkäfig mit einer Längsachse, der die drehmomentübertragenden Kugeln in umfangsverteilten Käfigfenstern aufnimmt und in einer gemeinsamen Ebene hält, wobei der Kugelkäfig mit seiner Innenfläche gegenüber der Außenfläche des Gelenkinnenteils Axialanschläge bildet, die bei einer relativen Verschiebung von Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil innerhalb eines Betriebsbeugebereichs des Gelenks zur Wirkung kommen, wobei die Außenfläche des Gelenkinnenteils unsymmetrisch zur Längsachse ausgeführte Reduzierungsflächen mit reduziertem Abstand bezüglich der Längsachse aufweist, wobei in Richtung einer Projektionsachse P unter einem Projektions- und Montagewinkel αm zur Längsachse AN betrachtet, welcher größer ist als der maximale Betriebsbeugewinkel, die Projektionsfläche des Gelenkinnenteils innerhalb einer Kreisfläche liegt, die den Durchmesser einer der Endöffnungen des Kugelkäfigs aufweist. Die Lösung besteht ebenso in einer Gelenkwelle, bestehend aus zwei mittels einer Zwischenwelle verbundenen Drehgelenken, von denen zumindest eines ein Verschiebegelenk der vorstehend genannten Art ist.
- Gemäß der hiermit vorgeschlagenen Lösung weist das Gelenk weiterhin einen Kugelkäfig auf, der insoweit festigkeitsoptimiert ist, als seine Endöffnungen einen Durchmesser DO aufweisen, der deutlich kleiner ist als der maximale Außendurchmesser Dmax des Gelenkinnenteils in axialer Ansicht. Damit ist gleichzeitig die Aufrechterhaltung der axialen Anschlagfunktion des Gelenks durch Zusammenwirken der Außenflächen des Gelenkinnenteils mit der Innenfläche des Kugelkäfigs weiter gegeben, da sich diese Art der Axialanschläge, wie bereits genannt, bewährt hat. Die Montierbarkeit des Gelenks ist nun dadurch gegeben, daß am Gelenkinnenteil, das im Hinblick auf die Bauteilfestigkeit weniger kritisch ist, im Bereich der Führungsstege zwischen den Kugelbahnen Flächenreduzierungen angebracht werden, die den effektiven Durchmesser in Richtung einer Beugeachse so reduzieren, daß bei einer Projektion des Gelenkinnenteils senkrecht zur Beugeachse und unter einem Projektionswinkel zur Längsachse die Projektionsfläche des Gelenkinnenteils vollkommen innerhalb der kreisförmigen Öffnungsfläche der Endöffnungen des Kugelkäfigs, in axialer Ansicht betrachtet, zu liegen kommen kann. Dementsprechend ist dann bei abgebeugter Stellung von Kugelkäfig und Gelenkinnenteil unter diesem Projektions- bzw. Montagewinkel ein Einschieben des Gelenkinnenteils in den Kugelkäfig durch eine der Endöffnungen, gegebenenfalls durch die größere zweier unterschiedlich großer Endöffnungen, möglich. Die Flächenreduzierungen können in fertigungstechnisch günstiger und für die angestrebte Wirkung auch optimaler Weise durch Anschmieden parallel zur Längsachse oder durch ein Überdrehen um die genannte Projektionsachse erfolgen. Die genannte Projektionsachse soll die Längsachse im wesentlichen in der Mittelebene des Gelenkinnenteils schneiden. Wird der genannte Projektions- und Montagewinkel groß gewählt, so ist es möglich, daß Flächenreduzierungen nur an zwei sich radial gegenüberliegenden Führungsstegen des Gelenkinnenteils entstehen, z. B. bei einer Neigung des Projektionswinkels zur Längsachse in der Größenordnung von 35°. Werden kleinere Projektions- und Montagewinkel von beispielsweise 15° bis 25° gewählt, so werden die Reduzierungsflächen an mehr als zwei Führungsstegen erforderlich. Die Wirkung ist in beiden Fällen die gleiche. Nur unter einem Montagewinkel, der größer ist, als der maximale Betriebsbeugewinkel kann das Gelenkinnenteil in den Kugelkäfig eingeführt werden. Sobald der Beugewinkel zwischen Gelenkinnenteil und Kugelkäfig auf den maximalen Betriebsbeugewinkel reduziert wird, werden bei relativer Axialverschiebung von Gelenkinnenteil und Gelenkaußenteil des Gesamtgelenks die Axialanschlagflächen zwischen Gelenkinnenteil und Kugelkäfiginnenfläche wirksam, so daß ein Demontieren verhindert wird.
- Bevorzugte Größenverhältnisse, die bei der Herstellung des Gelenks, im einzelnen des Gelenkaußenteils, des Gelenkinnenteils, des Kugelkäfigs, der Zwischenwelle und der Anschlußkappe für den Faltenbalg eingehalten werden sollen, sind hier nachstehend formelhaft aufgeführt, wobei die Bedeutung der verwendeten Größen in der Zeichnungsbeschreibung und in der Bezugszeichenliste, die Teil der Anmeldung ist, erklärt werden.
2,6 < PCD/DK < 3,2
0,5 < PCD/G1 < 0,7
2,1 < PCD/G2 < 2,6
11° < αv < 18°
1,0 < PCD/Br < 1,2
0,9 < PCD/Dmax < 1,2
1,7 < PCD/N1 < 2,1
2,0 < PCD/N2 < 2,4
1,5 < PCD/N3 < 1,9
2,0 < PCD/N4 < 2,5
0,9 < PCD/D12 < 1,1
0,9 < PCD/D13 < 1,1
10,0 < PCD/X12 < 12,2
10,0 < PCD/X13 < 12,2
3,9 < PCD/N8 < 4,8
1,8 < PCD/N9 < 2,2
3,9 < PCD/N19 < 4,8
18° < αD1 < 26°
18° < αD1 < 26°
1,0 < PCD/Do < 1,2
1,4 < PCD/K1 < 1,8
2,9 < PCD/K2 < 3,5
0,8 < PCD/K3 < 1,0
0,9 < PCD/K4 < 1,1
2,1 < PCD/K5 < 2,6
2,6 < PCD/K6 < 3,2
0,9 < PCD/FK1 < 1,1
2,4 < PCD/FK1 < 2,9
1,6 < PCD/W1 < 2,0
2,0 < PCD/W2 < 2,5 - Bevorzugte Ausführungsformen finden sich in den Unteransprüchen, auf die Bezug genommen wird, soweit ihr Inhalt nicht bereits vorstehend erwähnt wurde. Ein besonders günstiges Fertigungsverfahren besteht darin, daß vor der Gelenkmontage das Gelenkinnenteil mit einer Zwischenwelle verbunden wird und die beiden Teile gemeinsam wärmebehandelt werden. Mit erfindungsgemäßen Gelenken hergestellte Gelenkwellen, insbesondere bei Verwendung von zwei Verschiebegelenken, vermeiden die Nachteile der teuren und spielbehafteten Steckverbindungen mittels Wellenverzahnungen, so daß im Gewicht reduzierte und gleichzeitig in den betrieblichen Eigenschaften verbesserte Gelenkwellen bereitgestellt werden können.
- Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden nachstehend beschrieben.
-
1 zeigt ein Gelenkinnenteil eines erfindungsgemäßen VL-Gleichlaufgelenks mit angeschlossener Zwischenwelle - a) in einer ersten Seitenansicht
- b) in Stirnansicht auf das Gelenkinnenteil
- c) in einer zweiten Seitenansicht;
-
2 zeigt ein Gelenkinnenteil eines erfindungsgemäßen VL-Gleichlaufgelenks mit angeschlossener Zwischenwelle während der Montage mit einem Kugelkäfig - a) in Seitenansicht
- b) in Stirnansicht auf den Kugelkäfig;
-
3 zeigt eine erfindungsgemäße Gelenkwelle (teilweise) in einem ersten Längsschnitt - a) in einer ersten Axialanschlagposition
- b) in einer zweiten Axialanschlagposition;
-
4 zeigt eine erfindungsgemäße Gelenkwelle (teilweise) in einem zweiten Längsschnitt - a) in einer ersten Axialanschlagposition
- b) in einer zweiten Axialanschlagposition;
-
5 zeigt eine erfindungsgemäße Gelenkwelle (Gesamtdarstellung) in einem Längsschnitt in 3D Darstellung; -
6 zeigt ein Gelenkinnenteil eines erfindungsgemäßen VL-Gleichlaufgelenks zur Bezeichnung bestimmter Abmessungen - a) im Längsschnitt BB nach Darstellung b)
- b) in Stirnansicht
- c) in radialer Draufsicht
- d) im Längsschnitt DD nach Darstellung b);
-
7 zeigt einen Kugelkäfig eines erfindungsgemäßen VL-Gleichlaufgelenks zur Bezeichnung bestimmter Abmessungen - a) im Längsschnitt
- b) im Längshalbschnitt;
-
8 zeigt eine erfindungsgemäße Gelenkwelle (teilweise in einem Längsschnitt zur Bezeichnung bestimmter Abmessungen. - Die Darstellungen der
1 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist jeweils ein Gelenkinnenteil11 eines erfindungsgemäßen VL-Gleichlaufgelenks dargestellt, dessen Längsachse AN ebenso wie eine Mittelebene E eingezeichnet ist, deren Schnittpunkt als Mittelpunkt M des Gelenkinnenteils bezeichnet ist. Das Gelenkinnenteil11 hat eine grundsätzlich ballige Außenfläche, die weitgehend als zur Längsachse AN symmetrische Rotationsfläche ausgebildet ist. Hierbei ist die Außenfläche im einzelnen von zwei Kugelabschnittsflächen12 ,13 gebildet, deren Mittelpunkte M12, M13 auf der Längsachse AN liegen und dabei gegenüber dem Mittelpunkt M um die entgegengesetzten gleich großen Achsabstände X12, X13 versetzt sind. In der Außenfläche sind über dem Umfang verteilt sechs Kugelbahnen eingeformt, wobei über dem Umfang abwechselnd erste und zweite Kugelbahnen15 ,16 bezeichnet sind. Jeweils zwischen zwei Kugelbahnen verbleiben Führungsstege als Teile der Außenfläche, von denen über dem Umfang abwechselnd erste und zweite Führungsstege19 ,20 bezeichnet sind. Jede der Kugelbahnen bildet mit der Längs achse AN einen ersten bzw. zweiten Kreuzungswinkel, bezogen auf die jeweilige Bahnmittellinie. Diese Kreuzungswinkel sind untereinander gleich groß und wechseln auf dem Umfang von Bahn zu Bahn in ihrer Orientierung gegenüber der Längsachse AN. Die Bahnmittellinien ebenso wie die Kreuzungswinkel sind jedoch hier nicht eingezeichnet. In axialer Ansicht auf die Längsachse AN hat das Gelenkinnenteil11 im Bereich zweier Führungsstege einen größten Außendurchmesser Dmax, der eingezeichnet ist. An zwei radial gegenüberliegenden Führungsstegen19 ,20 sind Reduzierungsflächen17 ,18 erkennbar, mit denen die Drehsymmetrie der Außenfläche verlassen wird und die Außenfläche einen bezüglich der Längsachse AN reduzierten Abstand Br aufweist. Diese Flächenreduzierungen17 ,18 sind in der Darstellung c) nur in einer Ansicht erkennbar, die durch eine Ebene definiert ist, die von der Längsachse AN und einer Projektionsachse P aufgespannt ist, die die Längsachse AN im Mittelpunkt M unter einem Montagewinkel am schneidet. Der größte Durchmesser des Gelenkinnenteils11 unter Bezug auf die Projektionsachse P ist als reduzierter Durchmesser Dr eingezeichnet, der durch den senkrechten Abstand Br der Reduzierungsflächen17 ,18 voneinander definiert ist. Erfindungsgemäß liegt eine Projektionsfläche des Gelenkinnenteils11 in Richtung der Projektionsachse P vollkommen innerhalb einer Kreisfläche mit dem Durchmesser Dr. Die Reduzierungsflächen17 ,18 , die hier als ebene Flächen dargestellt sind, könnten auch Zylinderabschnittsflächen um die Projektionsachse P mit dem Durchmesser Dr sein. - In der hier dargestellten Ausführungsform mit einem großen Montagewinkel αm weisen nur zwei sich radial gegenüberliegende Führungsstege
19 ,20 Reduzierungsflächen17 ,18 auf. Wird der Montagewinkel αm, der die Lage der Projektionsachse P zur Längsachse AN definiert, reduziert, so sind weitere Reduzierungsflächen an weiteren Führungsstegen erforderlich. Der reduzierte Durchmesser Dr ist durch die Größe der Endöffnungen des Kugelkäfigs begrenzt und muß kleiner sein, als die größere der Endöffnungen des Kugelkäfigs, wie nachstehend gezeigt wird. - Die beiden Darstellungen der
2 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Gleiche Einzelheiten wie in1 sind mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet. Auf die vorausgehende Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. Das Gelenkinnenteil11 ist in dieser Darstellung mit einem Wellenstück24 unlösbar verbunden, insbesondere verschweißt, wobei nunmehr Gelenkinnenteil11 und Wellenstück24 einen Teil einer Zwischenwelle bilden. Es ist erkennbar, daß über dem Umfang sechs Kugelbahnen15 ,16 gleichmäßig verteilt angeordnet sind, deren Kreuzungswinkel relativ zur Längsachse AN des Gelenkinnenteils11 über dem Umfang wechselnden Kreuzungssinn hat. Durch die in die Außenfläche des Gelenkinnenteils11 eingeformten Kugelbahnen sind sechs Führungsstege19 ,20 ausgebildet. An zwei einander radial gegenüberliegenden Führungsstegen19 ,20 sind die Reduzierungsflächen17 ,18 erkennbar. Wie sich aus der Ansicht ergibt, ist der maximale Durchmesser über die Führungsstege ohne Reduzierungsflächen größer als der reduzierte Abstand Br über die Führungsstege mit Reduzierungsflächen17 ,18 . - Das Gelenkinnenteil
11 ist in seiner Montageposition relativ zum hier erstmals gezeigten Kugelkäfig31 dargestellt. An diesem sind sechs umfangsverteilte Käfigfenster32 vorgesehen, zwischen denen jeweils Stege33 gebildet werden. Der Kugelkä31 hat eine ballige umfängliche Außenfläche34 , die kugelig sein kann oder ähnlich wie die Außenfläche des Gelenkinnenteils aus zwei Kugelabschnittsflächen zusammengesetzt sein kann. Der Kugelkäfig31 hat weiterhin eine Innenumfangsfläche35 , die insbesondere innenkugelig sein kann, jedoch aufgrund der gewählten Schnittlage hier nicht im einzelnen deutlich erkennbar ist. Der ringförmige Kugelkäfig31 weist weiterhin zwei innenzylindrische Endöffnungen36 ,37 auf, die im dargestellten Beispiel gleich groß sind und jeweils den Innendurchmesser DO haben. - Das Gelenkinnenteil
11 ist gegenüber der Längsachse AK des Kugelkäfigs31 um den Montagewinkel αm in der Zeichnungsebene geschwenkt, so daß die Projektionsachse P mit der Längsachse AK des Käfigs zusammenfällt. Über die Reduzierungsflächen17 ,18 ist der Abstand Br eingezeichnet, innerhalb dessen Kreisfläche sämtliche Führungsstege des Gelenkinnenteils11 in Projektionsrichtung P betrachtet liegen. Der Reduzierungsdurchmesser Dr nach1 ist hierbei kleiner als der Innendurchmesser DO jeder der Endöffnungen36 ,37 , so daß der Kugelkäfig11 mit angesetzter Welle24 in der hier dargestellten Weise in den Kugelkäfig31 eingeführt werden kann. - In
3 sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern belegt wie in den vorangegangenen Figuren. Die beiden Darstellungen der3 werden nachstehend gemeinsam beschrieben. Es ist im Längsschnitt die Einheit aus vollständigem VL-Gelenk und Dichtungsanordnung gezeigt, wobei hier erstmals ein Gelenkaußenteil51 , eine der drehmomentübertragenden Kugeln52 sowie eine Abdichtkappe46 gezeigt sind. Das Gelenkinnenteil11 weist einen Zwischenboden23 auf und ist an einem Anschlußbund22 mit dem Wellenstück24 , insbesondere mittels Schweißen, verbunden. Eine Anschlußkappe42 und eine Abdichtkappe46 sind auf das Gelenkaußenteil51 aufgezogen. Ein Faltenbalg41 ist mit einem Bundbereich44 auf einem Sitzbereich45 der Anschlußkappe42 aufgezogen und mittels eines Spannbandes43 befestigt. Der Faltenbalg41 sitzt mit einem zweiten kleineren Bund47 unmittelbar auf dem Wellenstück24 und ist auf diesem mit einem zweiten Spannband48 festgelegt. Auf eine fertige Zwischenwelle bestehend aus dem Wellenstück24 und zwei angeschweißten Gelenkinnenteilen11 kann ein Faltenbalg41 , an den eine Anschlußkappe42 bereits fest angeschlossen ist, aufgezogen werden. Hierbei wird der kleinere Bund48 über ein Gelenkinnenteil11 gezogen und auf dem Wellenstück24 festgelegt. Nach der Gelenkmontage wird die Anschlußkappe42 mit dem Gelenkaußenteil51 verbunden. In Darstellung a) ist das Gelenkinnenteil11 gegenüber dem Gelenkaußenteil51 nach links verschoben, wobei die kugelige Teilfläche13 der Außenfläche des Gelenkinnenteils11 an der Innenfläche35 des Kugelkäfigs31 anstößt. In Darstellung b) ist das Gelenkinnenteil11 gegenüber dem Gelenkaußenteil51 nach rechts verschoben, bis die kugelige Teilfläche12 des Gelenkinnenteils11 an der kugeligen Innenfläche35 des Kugelkäfigs31 anschlägt. Mit der balligen Außenfläche ist der Kugelkäfig31 innerhalb der zylindrischen Führungsfläche53 des Gelenkaußenteils51 unbeschränkt axial verschiebbar. - In
4 sind gleiche Einzelheiten mit gleichen Bezugsziffern belegt wie in den vorangegangenen Figuren. Die beiden Darstellungen entsprechen im wesentlichen den in3 gezeigten, wobei das Gelenkinnenteil jedoch in einem Führungssteg19 mit einer Reduzierungsfläche17 geschnitten ist. In Darstellung a) ist das Gelenkinnenteil11 gegenüber dem Gelenkaußenteil nach links verschoben, in Darstellung b) ist das Gelenkinnenteil11 gegenüber dem Gelenkaußenteil nach rechts verschoben. Die Reduzierungsfläche17 erhält in beiden Fällen keinen Kontakt mit der Innenfläche35 des Kugelkäfigs31 . - In
5 sind gleiche Einzelheiten wie in3 mit gleichen Bezugsziffern belegt. Weitergehend spiegelbildlich zum ersten VL-Verschiebegelenk61 ist am zweiten Ende des Wellenstücks24 ein zweites mit seinen Einzelheiten nicht bezeichnetes VL-Verschiebegelenk61' gezeigt. Dieses weist anstelle der Abdeckkappe46 des ersten VL-Verschiebegelenks einen am Gelenkaußenteil angeformten Gelenkboden55 mit angeformtem Wellenzapfen56 auf. Hiervon abgesehen ist eine vollständig symmetrische Gelenkwelle mit zwei VL-Verschiebegelenken erkennbar, wie sie insbesondere in Hinterachsen von hinterachsgetriebenen Kraftfahrzeugen als Seitenwelle zum Einsatz kommt. - In
6 ist ein Gelenkinnenteil11 gezeigt, bei dem nur wenige Einzelheiten durch Bezugsziffern bezeichnet sind, die bereits in1 angesprochen sind. Auf die Beschreibung der1 wird insoweit Bezug genommen. Zusätzlich sind in die Figur Kugeln52 in gestrichelten Linien eingezeichnet. Die Kugeln dienen der Bezeichnung des Teilkreisdurchmessers PCD der Gesamtheit der Kugeln sowie des Kugeldurchmessers DK. Es ist weiterhin die Breite Br über die Reduzierungsflächen17 ,18 eingezeichnet, sowie ein Anschlußradius N9 an diese Reduzierungsflächen. Der Mittelpunkt des Anschlußradius N9 hat den Abstand N10 von der wellenabgewandten Seite des Gelenk-innenteils. Der Schrägungswinkel der Kugelbahnen15 ,16 ist mit αv bezeichnet, die Durchmesser der Kugelflächen12 ,13 mit D12, D13. Zu diesen Radien D12, D13 gehören entsprechende axiale Offsets X12, X13 in Bezug auf die Radienkreuzungsebene, die einen Abstand N8 von der wellenabgewandten Stirnseite des Gelenkinnenteils hat. Der Ansatz22 des Gelenkinnenteils11 für den Anschluß des Wellenstücks hat einen Innendurchmesser N4 und einen Außendurchmesser N3. Die Gesamtlänge des Gelenkinnenteils ist mit N1 bezeichnet, die Funktionslänge mit N2. Der größte Außendurchmesser des Gelenkinnenteils11 ist wieder mit Dmax bezeichnet. - In
7 sind Einzelheiten eines Kugelkäfigs31 mit den gleichen Bezugsziffern wie in2 bezeichnet. Auf die Beschreibung wird insoweit Bezug genommen. An der Außenfläche34 des Kugelkäfigs31 sind die sogenannten Dachwinkel αD1 und αD2 bezeichnet, die die Abwinkelung des Kugelkäfigs gegenüber dem Gelenkaußenteil beschränken, weiterhin der Durchmesser Do der Endöffnungen36 ,37 , die Umfangslänge K5 der Käfigfenster32 , die Breite K6 der Käfigfenster32 , der Innendurchmesser K4 der innenkugeligen Fläche35 sowie der Außendurchmesser K3 der äußeren Kugelfläche34 . Daneben sind die Käfiglänge K1 und der Abstand der Käfigfenstermitten von einer der Stirnflächen K2 eingezeichnet. - In
8 ist eine Gelenkwelle in einem Längsschnitt nach3 in einer axialen Mittelstellung des Gelenkinnenteils11 gegenüber dem Kugelkäfig31 gezeigt. Hierbei sind am Gelenkaußenteil51 der Außendurchmesser G1 und die Länge G2 bezeichnet, weiterhin am Gelenk als solches der Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln, ebenso wie der Kugeldurchmesser DK einer Kugel. Die Anschlußkappe42 für den Faltenbalg41 ist mit dem kleinsten Innendurchmesser FK1 und der Anbaulänge FK2 bezeichnet. Schließlich ist das Wellenstück24 durch den Außendurchmesser W1 und den Innendurchmesser W2 näher definiert. -
- 11
- Gelenkinnenteil
- 12
- Kugelabschnittsfläche
- 13
- Kugelabschnittsfläche
- 15
- Kugelbahn
- 16
- Kugelbahn
- 17
- Reduzierungsfläche
- 18
- Reduzierungsfläche
- 19
- Führungssteg
- 20
- Führungssteg
- 22
- Anschlußbund
- 23
- Zwischenboden
- 24
- Wellenstück
- 31
- Kugelkäfig
- 32
- Käfigfenster
- 33
- Käfigsteg
- 34
- Außenfläche
- 35
- Innenfläche
- 36
- Endöffnung
- 37
- Endöffnung
- 41
- Faltenbalg
- 42
- Anschlußkappe
- 43
- Spannband
- 44
- Bundabschnitt
- 45
- Sitzbereich
- 46
- Abdichtkappe
- 47
- Spannband
- 48
- Bundabschnitt
- 51
- Gelenkaußenteil
- 52
- Kugel
- 53
- Innenfläche (zylindrisch)
- 55
- Gelenkboden
- 56
- Gelenkzapfen
- 61
- VL-Gleichlaufgelenk
- AK
- Längsachse Kugelkäfig
- AG
- Längsachse Gelenkaußenteil
- AN
- Längsachse Gelenkinnenteil
- P
- Projektionsachse
- E
- Mittelebene Gelenkinnenteil
- αm
- Montagewinkel
- Do
- Durchmesser Endöffnung
- X12
- Offset Mittelpunkt Kugeldurchmesser
- X13
- Offset Mittelpunkt Kugeldurchmesser
- Dr
- reduzierter Außendurchmesser Gelenkinnenteil
- Dmax
- größter Außendurchmesser Gelenkinnenteil
- Br
- reduzierte Breite Gelenkinnenteil
- PCD
- Teilkreisdurchmesser Kugeln
- DK
- Kugeldurchmesser
- G1
- Außendurchmesser Gelenkaußenteil
- G2
- Länge Gelenkaußenteil
- αv
- Bahnschrägungswinkel
- N1
- Gesamtlänge Gelenkinnenteil
- N2
- Funktionslänge Gelenkinnenteil
- N3
- Außendurchmesser Nabenansatz
- N4
- Innendurchmesser Nabenansatz
- D12
- Kugelflächendurchmesser Gelenkinnenteil
- D13
- Kugelflächendurchmesser Gelenkinnenteil
- N8
- Abstand Mittelebene-Stirnfläche Gelenkinnenteil
- N9
- Anschlußradius an Reduzierungsflächen
- N10
- Abstand Mittelpunkt Anschlußradius-Stirnfläche Gelenkinnenteil
- αD1
- Dachwinkel 1 Kugelkäfig
- αD2
- Dachwinkel 2 Kugelkäfig
- K1
- Länge Kugelkäfig
- K2
- Abstand Mittelebene-Stirnfläche Kugelkäfig
- K3
- Durchmesser Außenfläche Kugelkäfig
- K4
- Durchmesser Innenfläche Kugelkäfig
- K5
- Umfangslänge Käfigfenster
- K6
- Breite Käfigfenster
- FK1
- Durchgangsdurchmesser Anschlußkappe
- FK2
- Anbaulänge Anschlußkappe
- W1
- Außendurchmesser Zwischenwelle
- W2
- Innendurchmesser Zwischenwelle
Claims (42)
- Verschiebegelenk (
61 ) bestehend aus einem Gelenkaußenteil (51 ) mit einer Längsachse (AG) und ersten Kugelbahnen, die mit der Längsachse (AG) – insbesondere über dem Umfang abwechselnde – gleich große erste Kreuzungswinkel bilden, einem Gelenkinnenteil (11 ) mit einer Längsachse (AN) und zweiten Kugelbahnen (15 ,16 ), die mit der Längsachse (AN) – insbesondere über dem Umfang abwechselnde – gleich große zweite Kreuzungswinkel bilden, wobei jeweils Bahnpaare von ersten und zweiten Kugelbahnen, die jeweils eine drehmomentübertragende Kugel (52 ) aufnehmen, bei übereinstimmenden Längsachsen (AG, AN) gleich große, jedoch zueinander entgegengesetzte Kreuzungswinkel mit den Längsachsen (AG, AN) bilden, und mit einem ringförmigen Kugelkäfig (31 ) mit einer Längsachse (AK), der die drehmomentübertragenden Kugeln (52 ) in umfangsverteilten Käfigfenstern (32 ) aufnimmt und in einer gemeinsamen Ebene hält, wobei der Kugelkäfig (31 ) mit seiner Innenfläche (35 ) gegenüber der Außenfläche des Gelenkinnenteils (11 ) Axialanschläge bildet, die bei einer relativen Verschiebung von Gelenkaußenteil (51 ) und Gelenkinnenteil (11 ) innerhalb eines Betriebsbeugebereichs des Gelenks zur Wirkung kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Gelenkinnenteils (11 ) zur Längsachse (AN) ausgeführte Reduzierungsflächen (17 ,18 ) mit reduziertem Abstand bezüglich der Längsachse (AN) aufweist, wobei in Richtung einer Projektionsachse (P) unter einem Projektions- und Montagewinkel αm zur Längsachse (AN) betrachtet, welcher größer ist als der maximale Betriebsbeugewinkel, die Projektionsfläche des Gelenkinnenteils (11 ) innerhalb einer Kreisfläche liegt, die den Durchmesser (DO) einer der Endöffnungen (36 ,37 ) des Kugelkäfigs (31 ) aufweist. - Gelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsachse (P) die Längsachse (AN) des Gelenkinnenteils (
11 ) in einer Mittelebene (E) des Gelenkinnenteils (11 ) schneidet. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierungsflächen (
17 ,18 ) zueinander parallele ebene Flächen symmetrisch und parallelverlaufend zur Längsachse (AN) sind. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierungsflächen (
17 ,18 ) Zylinderflächenabschnitte um die Längsachse (AN) sind. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Reduzierungsflächen (
17 ,18 ) ausschließlich an zwei radial gegenüberliegenden Führungsstegen (19 ,20 ) des Gelenkinnenteils (11 ) ausgebildet sind. - Gelenk nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektions- und Montagewinkel αm etwa 35° beträgt.
- Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Reduzierungsflächen an mehr als zwei Führungsstegen des Gelenkinnenteils (
11 ) ausgebildet sind. - Gelenk nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektions- und Montagewinkel αm zwischen 15° und 20° liegt.
- Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierungsflächen (
17 ,18 ) geschmiedete Flächen sind. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Gelenkinnenteils (
11 ) von zwei Kugelflächenabschnitten (12 ,13 ) gebildet wird, deren Mittelpunkte (M12, M13) auf der Längsachse (AN) liegen und die gegenüber der Mittelebene (E) um gleiche Abstände (X12, X13) in entgegengesetzter Richtung versetzt liegen. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (
11 ) mit einer Zwischenwelle (24 ) unlösbar verbunden ist, insbesondere verschweißt ist. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (
24 ) eine Hohlwelle ist. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln und reduzierter Breite Br des Gelenkinnenteils zwischen 1,0 und 1,2 liegt.
- Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und größtem Außendurchmesser Dmax des Gelenkinnenteils (11 ) zwischen 0,9 und 1,2 liegt. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und Anschlußradius N9 an die Reduzierungsflächen (17 ,18 ) zwischen 1,8 und 2,2 liegt. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der wellenabgewandte Dachwinkel αD1 des Kugelkäfigs (
31 ) zwischen 18 und 26° liegt. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der wellenzugewandte Dachwinkel αD2 des Kugelkäfigs (
31 ) zwischen 18 und 26° liegt. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und Innendurchmesser D0 der Endöffnungen (36 ,37 ) des Kugelkäfigs (31 ) zwischen 1,0 und 1,2 liegt. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und Außendurchmesser W1 der Zwischenwelle (24 ) zwischen 1,6 und 2,0 liegt. - Gelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und Innendurchmesser W2 der Zwischenwelle (24 ) zwischen 2,0 und 2,5 liegt. - Gelenkwelle bestehend aus zwei mittels einer Zwischenwelle verbundenen Drehgelenken, von denen zumindest eines ein Verschiebegelenk (
61 ) ist, bestehend aus einem Gelenkaußenteil (51 ) mit einer Längsachse (AG) und ersten Kugelbahnen, die mit der Längsachse (AG) – insbesondere über dem Umfang abwechselnde – gleich große erste Kreuzungswinkel bilden, einem Gelenkinnenteil (11 ) mit einer Längsachse (AN) und zweiten Kugelbahnen (15 ,16 ), die mit der Längsachse (AN) – insbesondere über dem Umfang abwechselnde – gleich große zweite Kreuzungswinkel bilden, wobei jeweils Bahnpaare von ersten und zweiten Kugelbahnen, die jeweils eine drehmomentübertragende Kugel (52 ) aufnehmen, bei übereinstimmenden Längsachsen (AG, AN) gleich große, jedoch zueinander entgegengesetzte Kreuzungswinkel mit den Längsachsen (AG, AN) bilden, und mit einem ringförmigen Kugelkäfig (31 ) mit einer Längsachse (AK), der die drehmomentübertragenden Kugeln (52 ) in umfangsverteilten Käfigfenstern (32 ) aufnimmt und in einer gemeinsamen Ebene hält, wobei der Kugelkäfig (31 ) mit seiner Innenfläche (35 ) gegenüber der Außenfläche des Gelenkinnenteils (11 ) Axialanschläge bildet, die bei einer relativen Verschiebung von Gelenkaußenteil (51 ) und Gelenkinnenteil (11 ) innerhalb eines Betriebsbeugebereichs des Gelenks zur Wirkung kommen, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Gelenkinnenteils (11 ) zur Längsachse (AN) ausgeführte Reduzierungsflächen (17 ,18 ) mit reduziertem Abstand bezüglich der Längsachse (AN) aufweist, wobei in Richtung einer Projektionsachse (P) unter einem Projektions- und Montagewinkel αm zur Längsachse (AN) betrachtet, welcher größer ist als der maximale Betriebsbeugewinkel, die Projektionsfläche des Gelenkinnenteils (11 ) innerhalb einer Kreisfläche liegt, die den Durchmesser (DO) einer der Endöffnungen (36 ,37 ) des Kugelkäfigs (31 ) aufweist. - Gelenkwelle nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektionsachse (P) die Längsachse (AN) des Gelenkinnenteils (
11 ) in einer Mittelebene (E) des Gelenkinnenteils (11 ) schneidet. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierungsflächen (
17 ,18 ) zueinander parallele ebene Flächen symmetrisch und parallelverlaufend zur Längsachse (AN) sind. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierungsflächen (
17 ,18 ) Zylinderflächenabschnitte um die Längsachse (AN) sind. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß Reduzierungsflächen (
17 ,18 ) ausschließlich an zwei radial gegenüberliegenden Führungsstegen (19 ,20 ) des Gelenkinnenteils (11 ) ausgebildet sind. - Gelenkwelle nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektions- und Montagewinkel αm etwa 35° beträgt.
- Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß Reduzierungsflächen an mehr als zwei Führungsstegen des Gelenkinnenteils (
11 ) ausgebildet sind. - Gelenkwelle nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß der Projektions- und Montagewinkel αm zwischen 15° und 20° liegt.
- Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Reduzierungsflächen (
17 ,18 ) geschmiedete Flächen sind. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß die Außenfläche des Gelenkinnenteils (
11 ) von zwei Kugelflächenabschnitten (12 ,13 ) gebildet wird, deren Mittelpunkte (M12, M13) auf der Längsachse (AN) liegen und die gegenüber der Mittelebene (E) um gleiche Abstände (X12, X13) in entgegengesetzter Richtung versetzt liegen. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (
11 ) mit einer Zwischenwelle (24 ) unlösbar verbunden ist, insbesondere verschweißt ist. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenwelle (
24 ) eine Hohlwelle ist. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 31, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und reduzierter Breite Br des Gelenkinnenteils (11 ) zwischen 1,0 und 1,2 liegt. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und größtem Außendurchmesser Dmax des Gelenkinnenteils (11 ) zwischen 0,9 und 1,2 liegt. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 34, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und Anschlußradius N9 an die Reduzierungsflächen (17 ,18 ) zwischen 1,8 und 2,2 liegt. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 35, dadurch gekennzeichnet, daß der wellenabgewandte Dachwinkel αD1 des Kugelkäfigs (
31 ) zwischen 18 und 26° liegt. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 36, dadurch gekennzeichnet, daß der wellenzugewandte Dachwinkel αD2 des Kugelkäfigs (
31 ) zwischen 18 und 26° liegt. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 37, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und Innendurchmesser D0 der Endöffnungen (36 ,37 ) des Kugelkäfigs (31 ) zwischen 1,0 und 1,2 liegt. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 38, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und Außendurchmesser W1 der Zwischenwelle (24 ) zwischen 1,6 und 2,0 liegt. - Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 39, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis aus Teilkreisdurchmesser PCD der Kugeln (
52 ) und Innendurchmesser W2 der Zwischenwelle (24 ) zwischen 2,0 und 2,5 liegt. - Verfahren zur Herstellung eines Verschiebegelenks nach einem der Ansprüche 1 bis 20 oder zur Herstellung einer Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 21 bis 40, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (
11 ) vor der Gelenkmontage unlösbar mit einer Zwischenwelle (24 ) verbunden, insbesondere verschweißt wird. - Verfahren nach Anspruch 41, dadurch gekennzeichnet, daß das Gelenkinnenteil (
11 ) und die Zwischenwelle (24 ) vor der Montage gemeinsam wärmebehandelt werden.
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