DE102020115677A1

DE102020115677A1 - Gleichlaufgelenk

Info

Publication number: DE102020115677A1
Application number: DE102020115677.4A
Authority: DE
Inventors: Christian Geisser
Original assignee: Guehring KG
Current assignee: Guehring KG
Priority date: 2020-06-15
Filing date: 2020-06-15
Publication date: 2021-12-16

Abstract

Gleichlaufgelenk 1 umfassend ein Innenteil 2 mit Innen-Kugellaufbahnen 21, ein Außenteil 4 mit Außen-Kugellaufbahnen 41, und Kugeln 6, wobei jeweils eine Kugel 6 mit einer Innen-Kugellaufbahn 21 und einer Außen-Kugellaufbahn 41 derart in Eingriff ist, dass das Innenteil 2 gegenüber dem Außenteil 4 verschwenkbar ist, und wobei das Innenteil 2 und/oder das Außenteil 4 und/oder die Kugeln 6 einen Faserverbundwerkstoff umfassen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufgelenk gemäß dem unabhängigen Anspruch.
Gleichlaufgelenke werden eingesetzt, um eine gleichmäßige Drehmomentübertragung beispielsweise von einer ersten Welle auf eine zweite Welle zu übertragen. Dabei ermöglicht das Gleichlaufgelenk eine winklige Verbindung beider Wellen mit gleichmäßiger Winkelgeschwindigkeitsübertagung. Gleichlaufgelenke finden beispielsweise Einsatz in Antrieben von Kraftfahrzeugen mit Vorderradantrieb, bei denen eine Antriebswelle die Vorderräder in gelenktem Zustand antreibt.
Gleichlaufgelenke aus dem Stand der Technik umfassen ein Gelenkaußenteil mit N > 2 darin eingelassenen äußeren Kugelbahnen. In dem Gelenkaußenteil ist ein Gelenkinnenteil mit N in das Gelenkinnenteil eingelassenen inneren Kugelbahnen angeordnet. Zwischen je einer äußeren Kugelbahn und einer inneren Kugelbahn ist jeweils eine Kugel geführt angeordnet, um eine drehmomentschlüssige Verbindung zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil bereitzustellen. Die Kugeln sind derart zwischen je einer äußeren Kugelbahn und einer inneren Kugelbahn geführt angeordnet, um das Gelenkaußenteil gegenüber dem Gelenkinnenteil in einem Winkelbereich gegeneinander und unter Aufrechterhalten der drehmomentschlüssigen Verbindung zu verschwenken.
Die Teile des Gleichlaufgelenks aus dem Stand der Technik sind aus Stahl geformt. Dabei werden die Rohlinge bevorzugt durch Warmschmieden vorgeformt und nach dem Abkühlen durch schmiedendes und spanendes Bearbeiten in ihre endgültige Form gebracht. Die Wahl des Werkstoffs ergibt sich durch das Erfordernis, dass das Gleichlaufgelenk starker Beanspruchung standhalten muss. So lastet beispielsweise das zu übertragende Drehmoment auf den Kugeln und den Laufflächen der Kugelbahnen. Diese Teile des Gleichlaufgelenks müssen demnach besonders druck- und abriebsbeständig sein.
Ein Nachteil aus dem Stand der Technik ist, dass bekannte Gleichlaufgelenke aus Metall schwer sind. Das ist insbesondere von Nachteil, wenn Gleichlaufgelenke in Antreibswellen bei Fahrzeugen eingesetzt werden. Hier sollten Gleichlaufgelenke möglichst leicht sein, um den Energieverbrauch zu reduzieren.
Daher hat sich die Erfindung die Aufgabe gestellt, ein Gleichlaufgelenk bereitzustellen, das die Nachteile im Stand der Technik überwindet und insbesondere besonders leicht ist.
Diese Aufgabe wird durch ein Gleichlaufgelenk gemäß dem unabhängigen Anspruch gelöst. Der Gegenstand der abhängigen Ansprüche betrifft vorteilhafte Ausgestaltungen.
Die Erfindung umfasst ein Gleichlaufgelenk umfassend ein Innenteil mit Innen-Kugellaufbahnen, ein Außenteil mit Außen-Kugellaufbahnen, und Kugeln, wobei jeweils eine Kugel mit einer Innen-Kugellaufbahn und einer Außen-Kugellaufbahn derart in Eingriff ist, dass das Innenteil gegenüber dem Außenteil verschwenkbar ist. Dabei umfassen das Innenteil und/oder das Außenteil und/oder die Kugeln einen Faserverbundwerkstoff. Der Faserverbundwerkstoff kann dabei in einem Spritzpress-Verfahren (Resin Transfer Moulding) geformt werden.
Dadurch, dass das Innenteil und/oder das Außenteil und/oder die Kugeln einen Faserverbundwerkstoff umfassen, kann das Gleichlaufgelenk besonders leicht ausgebildet werden.
Nach einem vorteilhaften Aspekt umfasst das Innenteil eine Bohrung zum in Eingriff bringen mit einer Antriebsachse. Die Bohrung ist dabei rotationssymmetrisch im Innenteil ausgebildet. Die Antriebsachse kann dabei derart mit der Bohrung in Eingriff sein, um eine axiale Verschiebung der Antriebsachse gegenüber der Bohrung zu erlauben.
Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt sind das Innenteil und/oder das Außenteil und/oder die Kugeln vollständig aus einem Faserverbundwerkstoff.
Nach einem besonders vorteilhaften Aspekt umfasst das Gleichlaufgelenk ein zwischen dem Innenteil und dem Außenteil angeordnetes Ringteil mit Ausnehmungen, wobei je eine Kugel in einer Ausnehmung des Ringteils angeordnet ist. Dadurch können die Kugeln bei Schwenken des Innenteils gegen das Außenteil durch das Ringteil gehalten werden.
Nach einem bevorzugten Aspekt umfasst das Ringteil einen Faserverbundwerkstoff. Der Faserverbundwerkstoff erlaubt eine leichte und stabile Ausführung des Ringteils.
Nach einem weiteren bevorzugten Aspekt ist das Ringteil vollständig aus einem Faserverbundwerkstoff.
Nach einem besonders bevorzugten Aspekt umfasst der Faserverbundwerkstoff Kohlenstofffaserverstärkten-Kunststoff (CFK) und/oder Glasfaserverstärkten-Kunststoff (GFK). Um eine hohe Belastbarkeit zu gewährleisten umfasst der Faserverbundwerkstoff einen Faservolumengehalt von mehr als 50 %.
Nach einem vorteilhaften Aspekt umfassen das Innenteil und/oder das Außenteil und/oder das Ringteil und/oder die Kugeln eine Beschichtung. Die Beschichtung kann derart ausgebildet sein, um besonders beständig gegen Gleitverschleiß und Abrasion zu sein und/oder eine besonders geringe Reibung aufzuweisen.
Nach einem weiteren vorteilhaften Aspekt umfasst die Beschichtung Metall und/oder Keramik. Dabei kann die Beschichtung mittels Plasmabeschichtung aufgebracht werden.
Nach einem besonders vorteilhaften Aspekt ist die Beschichtung eine Hartstoffbeschichtung. Dabei kann die Hartstoffbeschichtung Titannitrid (TiN), Titancarbonitrid (TiCN) und Titanaluminiumnitrid (TiAIN) umfassen.
Nach einem bevorzugten Aspekt umfasst die Beschichtung polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN) und/oder polykristallinen Diamant (PCD).
Ein weiterer technischer Aspekt der Erfindung betrifft eine Antriebsachse für ein Fahrzeug umfassend ein Gleichlaufgelenk nach einem der vorangehenden Ansprüche
Die Erfindung wird im Folgenden anhand des in der Zeichnung dargestellten Beispiels zusätzlich erläutert.
Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines Gleichlaufgelenks.

1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gleichlaufgelenks 1. Dabei ist ein Teil des Gleichlaufgelenks 1 geschnitten dargestellt, um die innen liegenden Bestandteile zu offenbaren.
Das Gleichlaufgelenk 1 umfasst ein Innenteil 2 mit Innen-Kugellaufbahnen 21 und ein Außenteil 4 mit Außen-Kugellaufbahnen 41. Dabei verlaufen die Innen-Kugellaufbahnen 21 und die Außen-Kugellaufbahnen 41 in axialer Richtung. Zwischen je einem Paar aus einer Innen-Kugellaufbahn 21 und einer Außen-Kugellaufbahn 41 ist eine Kugel 6 angeordnet. Dabei ist jede Kugel 6 mit einer Innen-Kugellaufbahn 21 und einer Außen-Kugellaufbahn 41 derart in Eingriff, so dass das Innenteil 2 gegenüber dem Außenteil 4 verschwenkbar ist.
Das Gleichlaufgelenk 1 umfasst ein zwischen dem Innenteil 2 und dem Außenteil 4 angeordnetes Ringteil 5 mit Ausnehmungen 51, wobei je eine Kugel 6 in einer Ausnehmung 51 des Ringteils 5 liegend angeordnet ist. Dadurch werden die Kugeln beim Schwenken des Innenteils 2 gegen das Außenteil 4 durch das Ringteil 5 in einer Ebene gehalten.
Das Innenteil 2 umfasst eine Bohrung 22 zum in Eingriff bringen mit einer Antriebsachse 3. Die Antriebsachse 3 ist dabei derart geführt in Eingriff mit der Bohrung, um in axialer Richtung verschiebbar zu sein.
Dabei kann über die Kugeln 6 ein Drehmoment von dem Innenteil 2 auf das Außenteil 4 oder von dem Außenteil 4 auf das Innenteil derart übertragen werden, so dass sich das Innenteil 2 und das Außenteil 4 mit gleicher Winkelgeschwindigkeit drehen.
In dem gezeigten Beispiel umfassen das Innenteil 2, das Außenteil 4, die Kugeln 6 und das Ringteil 5 Kohlenstofffaserverstärkten-Kunststoff (CFK) als Faserverbundwerkstoff. Dadurch sind das Innenteil 2, das Außenteil 4, die Kugeln 6 und das Ringteil leichter ausgebildet als vergleichbare Teile aus Metall.
Das Innenteil 2, das Außenteil 4, das Ringteil 5 und die Kugeln 6 umfassen eine Hartstoffbeschichtung aus polykristallinen Diamant (PCD), um besonders beständig gegen Gleitverschleiß und Abrasion zu sein.

Claims

Gleichlaufgelenk (1) umfassend - ein Innenteil (2) mit Innen-Kugellaufbahnen (21), - ein Außenteil (4) mit Außen-Kugellaufbahnen (41), - und Kugeln (6), wobei jeweils eine Kugel (6) mit einer Innen-Kugellaufbahn (21) und einer Außen-Kugellaufbahn (41) derart in Eingriff ist, dass das Innenteil (2) gegenüber dem Außenteil (4) verschwenkbar ist, - und wobei das Innenteil (2) und/oder das Außenteil (4) und/oder die Kugeln (6) einen Faserverbundwerkstoff umfassen.
Gleichlaufgelenk (1) nach Anspruch 1, wobei das Innenteil (2) eine Bohrung (22) zum in Eingriff bringen mit einer Antriebsachse (3) umfasst.
Gleichlaufgelenk (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Innenteil (2) und/oder das Außenteil (4) und/oder die Kugeln (6) vollständig aus einem Faserverbundwerkstoff sind.
Gleichlaufgelenk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche umfassend ein zwischen dem Innenteil (2) und dem Außenteil (4) angeordnetes Ringteil (5) mit Ausnehmungen (51), wobei je eine Kugel (6) in einer Ausnehmung (51) des Ringteils (5) angeordnet ist.
Gleichlaufgelenk (1) nach Anspruch 4, wobei das Ringteil (5) einen Faserverbundwerkstoff umfasst.
Gleichlaufgelenk (1) nach Anspruch 5, wobei das Ringteil (5) vollständig aus einem Faserverbundwerkstoff ist.
Gleichlaufgelenk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Faserverbundwerkstoff Kohlenstofffaserverstärkten-Kunststoff (CFK) und/oder Glasfaserverstärkten-Kunststoff (GFK) umfasst.
Gleichlaufgelenk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Innenteil (2) und/oder das Außenteil (4) und/oder das Ringteil (5) und/oder die Kugeln (6) eine Beschichtung umfassen.
Gleichlaufgelenk (1) nach Anspruch 8, wobei die Beschichtung Metall und/oder Keramik umfasst.
Gleichlaufgelenk (1) nach Anspruch 8 oder 9, wobei die Beschichtung eine Hartstoffbeschichtung ist.
Gleichlaufgelenk (1) nach Anspruch 10, wobei die Beschichtung polykristallines kubisches Bornitrid (PCBN) und/oder polykristallinen Diamant (PCD) umfasst.
Antriebsachse (3) für ein Fahrzeug umfassend ein Gleichlaufgelenk (1) nach einem der vorangehenden Ansprüche.