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Technisches Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrzeuggelenkwellen
und insbesondere auf ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung,
das eine Stirnverzahnung aufweist.
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Stand der Technik
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Gleichlaufdrehgelenke,
die Wellen mit Antriebseinheiten verbinden, sind übliche Bauteile
in Kraftfahrzeugen. Die Antriebseinheit weist üblicherweise eine Abtriebswelle
oder eine Antriebswelle zur Aufnahme des Gelenks auf. Typischerweise
ist die Antriebseinheit eine Achse, ein Verteilergetriebe, ein Getriebe,
eine Kraftübertragungseinheit
oder eine andere Drehmomentvorrichtung, die alle in Kraftfahrzeugen üblich sind. Üblicherweise
werden ein oder mehrere Gelenke an der Welle befestigt, um eine
Gelenkwellen- oder Antriebswellenanordnung zu bilden. Die Gelenkwellenanordnung
ist beispielsweise an einem Ende mit einer Abtriebswelle eines Getriebes und
an dem anderen Ende mit einer Eingangswelle eines Differentials
verbunden. Die Welle ist massiv oder rohrförmig und mit Enden zur Anbringung
der Welle an einem Innenteil des Gelenks ausgebildet, wodurch eine
Verbindung des Gelenkaußenteils
mit einer Antriebseinheit ermöglicht
wird. Das Gelenkinnenteil ist normalerweise mit der Welle durch Presssitzt,
Keilverzahnung oder Stift verbunden, so dass das Gelenkaußenteil
mit einem Nabenverbinder, Flansch oder Zapfen der jeweiligen Antriebseinheit
verschraubt oder durch Presssitz verbunden werden kann. An dem anderen
Ende der Gelenkwelle wird die gleiche übliche oder traditionelle Verbindung zu
der zweiten Antriebseinheit ausgeführt, wenn die Welle mit den
zwei Antriebseinheiten verbunden wird. Das Verbinden der Welle mit
einer Antriebseinheit mittels des Gleichlaufdrehgelenks (CVJ) in dieser
Weise gilt als eine traditionelle Verbindung. Die direkte Drehmomentübertragungsverbindung
(DTF) ist eine neuere Verbindungsart, die Vorteile und Verbesserungen
zu den traditionellen Verbindungen aufweist.
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Eine
direkte Drehmomentübertragungsverbindung
(DTF) unterscheidet sich von einer traditionellen Verbindung dadurch,
dass das Gelenkaußenteil
mit der Welle verbunden ist, die sich zwischen unterschiedlichen
Gelenken erstreckt, und das Gelenkinnenteil mit der Antriebseinheit
verbindbar ist. Ein Beispiel einer direkten Drehmomentübertragungsverbindung
(DTF) sieht vor, dass das Gelenkaußenteil eines Gleichlaufdrehgelenks
(CVJ) an eine Gelenkwelle durch Reibschweißen befestigt ist, und dass
das Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks (CVJ) eine Innenverzahnung
umfasst, die mit einem Wellenstumpf eines Getriebes verbindbar ist.
Das Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks ist normalerweise
für die
Drehmomentübertragung
mit dem Wellenstumpf durch eine Axialverzahnung drehbar gesichert
verbunden und wird durch einen Federclip, einen Sprengring oder
eine Gewindemutter axial festgesetzt. Während die Verzahnungsverbindung
in der Axialrichtung gesichert ist, verhindert jedoch die Verbindung
keine Radial- und Axialbewegung. Ferner kann die Axialverzahnung
möglicherweise
erlauben, dass ungewünschte
Schmutzpartikel eintreten und Korrosion in dieser entstehen können, wodurch die
Demontage schwierig ist und die Lebensdauer der Antriebswellenanordnung
verringert wird.
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Es
ist wünschenswert,
ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung vorzusehen, das
die oben dargestellten Einschränkungen überwindet.
Ferner ist ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung
wünschenswert, das
eine Verbindung zu einer Antriebseinheit bereitstellt, mit der eine
Axial- und Radialbewegung verringert wird. Ferner ist es wünschenswert,
ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung bereitzustellen,
das die Montage und Demontage verbessert.
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Offenbarung der Erfindung
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Dementsprechend
sieht die vorliegende Erfindung ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter
Drehmomentübertragung
vor, das einen Stirnverzahnungsverbinder aufweist. Der Stirnverzahnungsverbinder
verringert die Axial- und Radialbewegung. Ferner ist der Stirnverzahnungsverbinder
direkt an einem dazu passenden Ende einer Antriebseinheit festlegbar,
wodurch die Montage und Demontage verbessert wird.
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Spezifisch
umfasst ein Gleichlaufdrehgelenkverbinder mit direkter Drehmomentübertragung ein
Gelenkaußenteil,
ein Gelenkinnenteil, einen Käfig und
eine Mehrzahl von Kugeln. Das Gelenkaußenteil umfasst äußere Kugellaufrillen.
Das Gelenkinnenteil umfasst innere Kugellaufrillen und eine Drehachse, wobei
das Gelenkinnenteil eine Stirnverzahnung aufweist, die um die Drehachse
herum orientiert ist. Die Mehrzahl von Kugeln ist in dem Käfig vorgesehen und
ist mit den inneren und äußeren Kugellaufrillen des
Gelenkinnenteils bzw. Gelenkaußenteils
in Eingriff, wodurch die Drehmomentübertragung mittels der Stirnverzahnung
ermöglicht
wird.
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Die
vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte
Beschreibung und in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen
am besten verständlich.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Für ein vollständigeres
Verständnis
dieser Erfindung wird nun Bezug auf die Ausführungsformen genommen, die
in den begleitenden Zeichnungen detaillierter dargestellt und nachfolgend
als Beispiele der Erfindung beschrieben sind.
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1 zeigt
eine Draufsicht eines beispielhaften Antriebssystems für ein herkömmliches
Vierradantriebsfahrzeug.
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2 zeigt
eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Gleichlaufdrehgelenks mit
direkter Drehmomentübertragung,
das einen Stirnverzahnungsverbinder aufweist.
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3 zeigt
eine Axialansicht des Stirnverzahnungsverbinders, der in 2 dargestellt
ist.
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4 zeigt
eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Gleichlaufdrehgelenks
mit direkter Drehmomentübertragung,
das einen Stirnverzahnungsverbinder aufweist.
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5 zeigt
eine Axialansicht einer dritten Ausführungsform eines erfinderischen
Gleichlaufdrehgelenks mit direkter Drehmomentübertragung, das einen Stirnverzahnungsverbinder
aufweist.
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Detaillierte Beschreibung
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Bei
der folgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter
und Bauteile für
eine oder mehrere konstruierte Ausführungsformen beschrieben. Diese
spezifischen Parameter und Bauteile sind als Beispiele aufgenommen
und sollen jedoch nicht einschränkend
sein.
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Obwohl
die Erfindung bezüglich
eines Gleichlaufdrehgelenks mit direkter Drehmomentübertragung,
das einen Stirnverzahnungsverbinder aufweist, beschrieben ist, ist
es möglich,
die folgende Vorrichtung an verschiedene Verbindungszwecke anzupassen,
die Fahrzeugantriebsachsen, Motorsysteme, die eine Gelenkwelle verwenden,
oder andere Fahrzeuge und Anwendung nicht in Fahrzeugen, die Gelenkwellenanordnungen
für die
Drehmomentübertragung
benötigen,
betreffen.
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Ein
beispielhaftes Antriebssystem 12 für ein herkömmliches Vierradantriebsfahrzeug
ist in 1 dargestellt. Obwohl ein Vierradantriebsfahrzeug
gezeigt und beschrieben ist, könnten
die hier dargestellten Konzepte bei einem einfachen Antriebseinheitssystem
oder Mehrfachantriebseinheitsystemen, die Fahrzeuge nur mit Heckantrieb,
Fahrzeuge mit Frontantrieb, Allradantriebsfahrzeuge und Vierradantriebsfahrzeuge
umfassen, angewendet werden. Bei diesem Beispiel umfasst das Antriebssystem 12 einen
Motor 14, der mit einem Getriebe 16 und einer Kraftübertragungseinheit 18 verbunden
ist. Ein Vorderachsdifferential 20 weist eine rechte Halbwelle 22 und
eine linke Halbwelle 24 auf, die jeweils mit einem Rad
verbunden sind und die Räder
antreiben. An beiden Enden der rechten Halbwelle 22 und
der linken Halbwelle 24 befinden sich Gleichlaufdrehgelenke 10.
Eine Gelenkwelle 26 verbindet das Vorderachsdifferential 20 mit
einem Hinterachsdifferential 28, wobei das Hinterachsdifferential 28 eine
hintere rechte Halbwelle 30 und eine hintere linke Halbwelle 32 umfasst,
wobei jede an einem Rad endet. Gleichlaufdrehgelenke 10,
die die Räder
und das Hinterachsdifferential 28 verbinden, sind an beiden
Enden der Halbwellen 30, 32 vorgesehen. Die Gelenkwelle 26, die
in 1 dargestellt ist, ist eine dreiteilige Gelenkwelle,
die eine Mehrzahl von Kreuzgelenken 34 und ein Hochgeschwindigkeitsgleichlaufdrehgelenk 10 umfasst.
Die Gelenkwelle 26 umfasst Verbindungswellen 23, 25, 27.
Die Gleichlaufdrehgelenke 10 übertragen Kraft an die Räder über die
Gelenkwelle 26, selbst dann, wenn die Räder oder die Gelenkwelle 26 aufgrund
Lenken, Auf- oder Abwärtsbewegung der
Federung des Fahrzeugs, veränderte
Winkel aufweisen. Die Gleichlaufdrehgelenke 10 können ein beliebiger,
bekannter Standardtyp sein, beispielsweise Verschiebegelenk, Gelenk
mit sich kreuzenden Laufrillen, Festgelenk, Tripodefestgelenk oder
Doppel-Off-Set-Gelenk,
was alles bekannte Begriffe auf dem Gebiet verschiedener Arten von
Gleichlaufdrehgelenken 10 sind. Die Gleichlaufdrehgelenke 10 ermöglichen
die Übertragung
von konstanten Geschwindigkeiten unter Winkeln, die typischerweise tagtäglich beim
Fahren von Fahrzeugen in beiden Halbwellen, Verbindungswellen und
Gelenkwellen dieses Fahrzeugs auftreten. Wahlweise kann jedes Kreuzgelenk 34 durch
eine geeignete Gelenkart, die Gleichlaufdrehgelenke einschließt, ersetzt
werden. Die Wellen 22, 23, 24, 25, 27, 30, 32 können massiv oder
rohrförmig
sein und Enden aufweisen, die derart ausgebildet sind, dass jede
Welle mit einem Gelenkinnenteil oder einem Gelenkaußenteil
gemäß einer traditionellen
Verbindung verbindbar ist, wodurch ermöglicht wird, dass das Gelenkaußenteil
oder das Gelenkinnenteil mit einem Nabenverbinder 36, einem Flansch 38 oder
einem Zapfen 40 jeder Antriebseinheit, wie notwendig, für die spezielle
Anwendung verbunden werden kann. Daher kann irgend eine der traditionellen
Verbindungen, die in der 1 bei 10 oder 34 dargestellt
sind, ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung
(DTF CVJ) sein, das eine Stirnverzahnungsverbindung gemäß einer
ersten Ausführungsform
(2), einer zweiten Ausführungsform (4)
oder einer dritten Ausführungsform
(5) der Erfindung aufweist.
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Im
Sinne der Vollständigkeit
der Beschreibung der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform
der Erfindung, wie sie in den 2, 4 und 5 dargestellt
ist, soll sich der Begriff direkte Drehmomentübertragungs-(DTF-)verbindung
auf eine Verbindung eines Gelenkinnenteils eines Gleichlaufdrehgelenks
(CVJ) mit der Welle eines Differentials, eines Getriebes oder Verteilergetriebes, die
von dem Kunden bereitgestellt werden, beziehen. Eine DTF-Verbindung
bezieht sich daher auf die Verbindung eines Gelenkinnenteils mit
der Welle einer Antriebseinheit, beispielsweise eines Differentials, Getriebes
oder Verteilergetriebes ohne Einschränkungen, im Gegensatz zu der
traditionellen Verbindung, wie oben beschrieben.
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Wie
hier benutzt, bezieht sich ein DTF-Verbinder auch auf ein Gelenk,
das mit einer Welle verbunden ist, die eine DTF-Wellenanordnung
bildet. Nur zusammen mit der Welle eines Differentials bildet ein
DTF-Verbinder eine DTF-Verbindung. Es ist bekannt, dass die Welle
der Antriebseinheit die Welle irgend einer Antriebs- oder Abtriebseinheit
umfassen kann und ist nicht auf eine Welle eines Differentials, Getriebes
oder Verteilergetriebes begrenzt.
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Anfänglich werden
die 2 und 4 nachfolgend zusammen beschrieben,
da ihre Details im Allgemeinen miteinander übereinstimmen. Jedes der Gleichlaufdrehgelenke,
die in den verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung verwendet werden, können zusätzliche oder unterschiedliche Merkmale,
die für
einen Fachmann bekannt sind, aufweisen. Die 2 und 4 zeigen
jeweils ein Gleichlaufdrehgelenk (CVJ) 50, 150 zum
Verbinden, jedoch nur 2 umfasst einen Wellenstumpf 52 einer
Antriebseinheit 51, die mit dem Gleichlaufdrehgelenk 50 verbunden
ist und durch eine Druckschraube 54, die die Welle 52 an
dem Gleichlaufdrehgelenk 50 axial hält und sichert. Allgemein umfasst
jedes Gleichlaufdrehgelenk 50, 150 ein Gelenkaußenteil 60, 160,
ein Gelenkinnenteil 62, 162, das eine Befestigungsfläche 67, 167 aufweist,
Drehmomentübertragungskugeln 63, 163 und
einen Kugelkäfig 64, 164.
Die Kugeln 63, 163 sind in Fenstern in dem Kugelkäfig 64, 164 gehalten.
Eine Faltenbalganordnung 70, 170 kann auch vorgesehen
sein, um jedes Gleichlaufdrehgelenk 50, 150 zwischen
dem Gelenkinnenteil 62, 162 und dem Gelenkaußenteil 60, 160 abzudichten.
Auch kann jedes Gleichlaufdrehgelenk 50, 150 einen
der erfinderischen Stirnverzahnungsverbinder 100, 200,
die nachfolgend beschrieben sind, nutzen. Zunächst wird das in 2 dargestellte
repräsentative
Gleichlaufdrehgelenk 50 beschrieben, bevor jeder erfinderische
Stirnverzahnungsverbinder beschrieben wird.
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Das
Gelenkaußenteil 60 weist
im Allgemeinen eine umfangsförmige
oder halbkugelförmige Bohrung
und eine Außenfläche auf.
Das Gelenkaußenteil 60 ist
im Allgemeinen aus einem Stahlwerkstoff hergestellt, jedoch ist
zu vermerken, dass ein beliebiger anderer Metallwerkstoff, harter
Keramikwerkstoff, Kunststoff oder Verbundwerkstoff für das Gelenkaußenteil 60 verwendet
werden kann. Der Werkstoff muss hohe Geschwindigkeiten, Temperaturen
und Kontaktdrücken,
die für
das Gleichlaufdrehgelenk 50 benötigt werden, widerstehen können. Das
Gelenkaußenteil 60 umfasst
ferner eine Mehrzahl von axial gegenüberliegenden Kugelrinnen, die an
seiner Innenfläche
angeordnet sind. Die Rillen bilden im Allgemeinen eine kugelförmige Bahn
in der Innenfläche
des Gelenkaußenteils 60.
Die Rillen stehen sich derart axial gegenüber, dass die eine Hälfte der
Kugellaufrillen an einer Seite des Gelenkaußenteils 60 sich zu
einer Seite des Gelenkaußenteils 60 öffnen, die
zu der anderen Hälfte
der Kugelbahnen in jeder Anzahl von Mustern entgegengesetzt ist.
Wahlweise können
für andere
Arten von Gleichlaufdrehgelenken sich alle Kugellaufrillen zur gleichen
Seite des Außenrings öffnen oder
zu dieser axial ausgerichtet sein. Die Kugellaufrillen können eine
gotische oder elliptische Form aufweisen, vorausgesetzt, dass die
Druckwinkel und Konformität
aufrechterhalten bleiben, oder können
eine beliebige andere Form aufweisen, wie es dem Fachmann bekannt
ist. Es ist zu vermerken, dass die erste Ausführungsform, wie sie in 2 dargestellt
ist, ein Vier-plus-Vier-Gleichlaufdrehgelenk zeigt, das insgesamt
acht Kugeln in dem Gleichlaufdrehgelenk 50 aufweist. Obwohl
das Gleichlaufdrehgelenk 50 der ersten Ausführungsform ein
Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung ist, das eine Anordnung
mit einem Gleichlauffestgelenk aufweist, kann ein beliebiges Gleichlaufdrehgelenk
verwendet werden. Ferner ist verständlich, dass das Gleichlaufdrehgelenk
ein Gleichlauffestgelenk oder Gleichlaufverschiebegelenk sein kann,
umfassend ohne Einschränkungen
ein VL, RF, AC, DO oder Tripodegelenk, einschließlich anderer Gleichlauffestgelenke
oder Gleichlaufverschiebegelenke. Es ist jedoch zu vermerken, dass
auch in Betracht gezogen wird, dass ein Gelenk mit einer beliebigen
Anzahl von Kugeln, das all die Merkmale des Gleichlaufdrehgelenks 50 gemäß der vorliegenden Erfindung
beinhaltet, hergestellt werden kann.
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Das
Gelenkinnenteil 62 der vorliegenden Erfindung weist im
Allgemeinen eine Ringform auf. Das Gelenkinnenteil 62 ist
in einer Ausnehmung eines Gelenkaußenteils 60 angeordnet.
Eine Anbindungs- oder Außenfläche 67 des
Gelenkinnenteils 62 umfasst eine Mehrzahl von Kugellaufrillen,
die axial gegenüberliegend
angeordnet sind. Die Kugellaufrillen weisen im Allgemeinen eine
kugelförmige
Form auf und sind zu den Kugellaufrillen in dem Gelenkaußenteil 60 derart
ausgerichtet, dass sich der axiale Winkel in einer ähnlichen
oder der gleichen Richtung öffnet,
wie die Kugellaufrille, die unmittelbar darüber in dem Gelenkaußenteil 60 zu
ihr ausgerichtet ist. Bei den Kugellaufrillen in der äußeren Kugelfläche des Gelenkinnenteils 62 ist
eine hälftige
Anzahl der Kugellaufrillen in einer Richtung axial ausgerichtet,
während
die andere Anzahlhälfte
der Kugellaufrillen in der entgegengesetzten Richtung axial ausgerichtet ist.
Die Kugellaufrillen öffnen
sich in einem abwechselnden Muster um den Außenumfang des Gelenkinnenteils 62 in
einer zugehörigen
Beziehung zu dem der Kugellaufrillen des Gelenkaußenteils 60.
Es ist zu vermerken, dass bei dieser Ausführungsform das Gelenkinnenteil 62 aus
Stahl hergestellt ist, jedoch können
irgend eine andere Metallzusammensetzung, ein harter Plastikwerkstoff
oder ein Keramikwerkstoff verwendet werden.
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Der
Kugelkäfig 64 weist
im Allgemeinen ein ringförmiges
Erscheinungsbild auf. Der Kugelkäfig 63 ist
innerhalb der Bohrung des Gelenkaußenteils 60 derart
angeordnet, dass es bei dieser Ausführungsform nicht mit der Innenfläche des
Gelenkaußenteils 60 in
Kontakt ist. Der Käfig 64 weist
eine Mehrzahl von länglichen Öffnungen
oder Fenster durch seine Oberfläche
auf. Die Anzahl der Fenster kann mit der Anzahl an Kugellaufrillen
im Gelenkaußenteil 60 und dem
Gelenkinnenteil 62 des Gleichlaufdrehgelenks 50 übereinstimmen,
wobei diese acht Fenster bei der vorliegenden Ausführungsform
der Erfindung ausmachen. Die Anzahl von Kugeln und Fenstern kann
jedoch unterschiedlich sein. Der Käfig 64 ist, wie das Gelenkinnenteil 62 vorzugsweise
aus einem Stahlwerkstoff hergestellt, jedoch jeglich anderer harter Metallwerkstoff,
Plastikwerkstoff, Verbundwerkstoff oder Keramikwerkstoff, usw. können verwendet
werden.
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Das
Gleichlaufdrehgelenk 50 umfasst eine Mehrzahl von Kugeln 63.
Die Kugeln 63 sind jeweils innerhalb eines oder mehrerer
Fenster des Käfigs 63 und
innerhalb einer Kugellaufrille des Gelenkaußenteils 60 und des
Gelenkinnenteils 62 angeordnet. Mehr als eine Kugel kann
in jedem der Fenster angeordnet sein oder es können keine Kugeln in einem Fenster
angeordnet sein. Die Kugeln 63 können daher in den axial entgegengesetzten
Rillen abrollen, wobei sie in der gleichen Richtung ausgerichtet
sind.
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Das
Gleichlaufdrehgelenk 50 kann eine Fettkappe oder Fettbarriere 57 umfassen.
Die Barriere ist im Allgemeinen aus einem Metallwerkstoff hergestellt,
jedoch ein beliebiger Plastikwerkstoff, Gummiwerkstoff, Keramikwerkstoff
oder Verbundswerkstoff können
verwendet werden. Die Barriere ist zwischen das Gelenkaußenteil 60 und
die Gelenkwelle oder zwischen das Gelenkinnenteil 62 und
einen Wellenstumpf 52 eingedrückt oder einstückig mit
diesem ausgebildet. Irgend ein anderes bekanntes Sicherungsverfahren,
wie zum Beispiel Befestigungsmittel, Klebeverbindungen, usw. können verwendet
werden. Die Barriere wird sicherstellen, dass das Fett, das als Schmiermittel
verwendet wird, innerhalb des Gleichlaufdrehgelenks 50 verbleibt.
Optional kann eine Belüftungsöffnung 59 durch
die Barriere oder das Gelenkaußenteil 60 hindurch
ausgebildet sein, um jeglichen Innendruck innerhalb des Gleichlaufdrehgelenks 50 abzubauen,
und die Belüftungsöffnung kann ein
Ventil umfassen.
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Die
Faltenbalganordnung 70 umfasst eine Faltenbalgabdeckung
oder Abdeckhaube 72 und eine Membrane oder einen Radialrollbalg 74 mit
umgekehrten Innenradius, der sich nach außen von einem angeschlossenen
Gleichlaufdrehgelenk 50 abrollt. Die Faltenbalganordnung 70 ist
mit einem Gleichlaufdrehgelenk 50 verbunden, um eine Schutzbarriere
für die
Innenteile und für
das Zurückhalten des
Schmiermittels darin bereitzustellen. Es ist einzusehen, dass andere
Arten von Faltenbalganordnungen für die Bereitstellung der Schutzbarriere auch
geeignet wären.
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Der
Faltenbalg 74 umfasst einen Kompressionsabschnitt 80 an
einem Ende und einen Befestigungsabschnitt 82 an dem anderen
Ende. Der erste Abschnitt 80 des Faltenbalgs 74 ist
direkt mit dem Gelenkaußenteil 60 verbunden
und ferner durch die Abdeckhaube 72 an diesem festgelegt.
Wahlweise wird der erste Abschnitt 80 des Faltenbalgs 74 an
der Abdeckhaube 72 befestigt, wodurch er mit dem Gelenkaußenteil 60 direkt
oder indirekt verbindbar ist. Der zweite Abschnitt 82 des
Faltenbalgs 74 ist mit einer Befestigungsfläche 67 eines
Gelenkinnenteils 62 durch elastische Retention des Faltenbalgwerkstoffs oder
durch ein optionales Spannband oder anderes Befestigungsmittel 76 verbunden
und dies vervollständigt
einen abgedichteten Bereich in dem Gleichlaufdrehgelenk 50.
Der Faltenbalg 74 kann ferner eine Kompressionslippe 81 umfassen,
die sich um den ersten Abschnitt 80 des Balgs 74 herum
ringförmig
erstreckt, um die Abdichtung zwischen der Faltenbalganordnung 70 und
dem Gelenkaußenteil 60 zu
verbessern.
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Der
Faltenbalg 74 kann irgend einen geeigneten Werkstoff umfassen,
der ausreichend flexibel ist, um zu ermöglichen, dass das Gleichlaufdrehgelenk 50 über einen
weiten Winkelbereich arbeiten kann. Geeignete Werkstoffe umfassen
Thermoplastkunststoff, Gummi, Silikon, Kunststoffe und Urethan, usw..
Thermoplastkunststoff, Gummi und Silikon stellen ferner gute Abdichtungseigenschaften
für den Faltenbalg 74 bereit.
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Die
Abdeckhaube 72 ist im Allgemeinen ringförmig, die einen Kompressionsabschnitt 90 und
einen freien Abschnitt 92 aufweist, der durch einen Stützabschnitt 98 in
der Form eines sich axial erstreckenden Flansches vom Kompressionsabschnitt 90 getrennt
ist. Der Kompressionsabschnitt 90 nimmt den Faltenbalg 74 ringförmig auf
und verbindet ihn mit dem Gleichlaufdrehgelenk 50 in abgedichteter Weise.
Bei dieser Ausführungsform
ist der Kompressionsabschnitt 90 innerhalb eines Umfangskanals 65,
der in der Außenfläche des
Gelenkaußenteils 60 des
Gleichlaufdrehgelenks 50 angeordnet ist, vercrimpt. Ferner
kann der Kompressionsabschnitt 90 einen Kompressionsbogen 96 umfassen,
der für
eine zusätzliche
Kompressionsretention der Kompressionslippe 81 des Faltenbalgs 74 gegen
eine Ausnehmung 66 des Gelenkaußenteils 60 des Gleichlaufdrehgelenks 50 sorgt.
Der freie Abschnitt 92 kann ferner eine ringförmige Aufweitung 94 umfassen,
die als eine Schutzvorrichtung zum Ablenken von steinigen Fragmenten,
die von außen
einwirken, dient, während
er den Faltenbalg 74 abstützt und festsetzt. Ferner stabilisiert
der Stützabschnitt 98 die
Membrane oder den Radialrollbalg 74 mit umgekehrten Innenradius
durch radiales Festsetzen des Faltenbalgs innerhalb der Abdeckhaube 72,
wenn das Gleichlaufdrehgelenk 50 Drehung unter Abwinklung
und zyklischen Drehungen während
des Betriebs ausgesetzt ist. Im Allgemeinen sieht die Abdeckhaube 72 einen Schutz
für den
Faltenbalg 74 durch Verringern des äußeren Einflusses von steinigen
Fragmenten vor.
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Der
Stützabschnitt 98 der
Abdeckhaube 72 stützt
den Faltenbalg 74 ab und setzt diesen radial fest, so wie
er aufgenommen ist, und zwar während aller
Winkelverlagerungen, die durch das Gleichlaufdrehgelenk 50 verursacht
werden, während
der freie Abschnitt 92 nur den Faltenbalg 74 abstützt und radial
festsetzt, wenn er auf den zweiten Abschnitt 92 rollt,
was durch große
Winkelverlagerungen des Gleichlaufdrehgelenks 50 hervorgerufen
wird. Primär ist
es das freie oder offene Ende des zweiten Abschnitts 92 der
Abdeckhaube 72, der eine Abschirmung oder Barriere für den Faltenbalg 74 gegen
von außen
einwirkende steinige Fragmente vorsieht. Die Abdeckhaube 72 kann
aus einem Metallwerkstoff oder anderen Werkstoffen hergestellt sein,
die Plastik, das beispielsweise eine starre Qualität aufweist, wenn
es in einer im Wesentlichen zylindrischen Form verwendet wird, umfassen.
Es ist für
die Abdeckhaube 72 dieser Ausführungsform vorteilhaft, einen
geeigneten Werkstoff für
den Kompressions- oder ersten Abschnitt 90 zu verwenden,
der verformbar ist, um die notwendige Retentionskraft vorzusehen, wenn
die Anordnung 70 an das Gleichlaufdrehgelenk 50 angecrimpt
wird.
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Obwohl
die erste Ausführungsform
der Erfindung für
ein spezifisches Gleichlaufdrehgelenk, das Kugeln und Sätze an Kugellaufrillen
für eine
spezifische Art von Gleichlaufdrehgelenkbewegungen aufweist, beschrieben
ist, ist es erkennbar, dass jegliche anderen geeigneten Gleichlaufkugeln
und Sätze
von Kugellaufrillen mit der vorliegenden Erfindung vorteilhaft verwendet
werden können.
Das Gleichlaufdrehgelenk kann ferner ein Festgelenk oder ein Verschiebegelenk,
wie sie auf dem Gebiet bekannt sind, sein. Da Gleichlaufdrehgelenke
dem Fachmann verständlich
sind, werden die Gleichlaufdrehgelenke, wie sie bei der zweiten
und der dritten Ausführungsform
gegeben sind, nachfolgend nur so weit beschrieben, wie es notwendig
ist, die verschiedenen Ausführungsformen
der Erfindung darzustellen.
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2 zeigt
eine erste Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenks 50 mit
direkter Drehmomentübertragung,
das einen Stirnverzahnungsverbinder 100 aufweist, der vorteilhaft
mit einem zugehörigen
Ende 53 einer vorgesehenen Welle 52 einer Antriebseinheit 51 verwendet wird.
Die 3 zeigt eine Axialansicht des Stirnverzahnungsverbinders 100,
der in 2 dargestellt ist. Der Stirnverzahnungsverbinder 100 ist
eine axiale Verlängerung
des Gelenkinnenteils 62, der bei dieser Ausführungsform
eine innere Bohrung umfasst, die Gewinde 55 zur Aufnahme
der Druckschraube 54 aufweist.
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Der
Stirnverzahnungsverbinder 100 ermöglicht, dass das Gleichlaufdrehgelenk 50 an
dem zugehörigen
Ende 53 der Welle 52 mittels einer Stirnverzahnung,
die an einem Ende der Welle 52 und an einem Ende des Gelenkinnenteils 62 angeordnet
ist, festgesetzt werden kann. Der Stirnverzahnungsverbinder 100 weist
im Allgemeinen das Erscheinungsbild einer Mehrzahl von vordefinierten
Zähnen 102 auf,
die spezifische Höhen
und abgewinkelte Kanten aufweisen, um eine sichere Verbindung zwischen dem
Gelenkinnenteil 62 und der Welle 52 zu ermöglichen,
wobei ferner jegliche Geräusche
oder Vibrationen, die zwischen einer Zahnverbindung in dem Gleichlaufdrehgelenk 50 hervorgerufen
werden können,
verringert werden. Wie oben erwähnt,
wird die Welle 52 mit dem Gelenkinnenteil 62 durch
die Schraube 54, die in das Innengewinde 55 des
Gelenkinnenteils 62 eingreift, verbunden. Die mehreren Zähne 102 sind
auf der Stirnfläche
des Gelenkinnenteils 62 und der Welle 52 und an
der äußeren Peripherie
des Gelenkinnenteils 62 und der Welle 52 angeordnet.
Die Zähne 102 können eine
kontinuierliche Reihe von Zähnen 102 um
den gesamten äußeren Umfang
herum darstellen oder können
vorbestimmte Lücken 104,
die zwischen den Zähnen 102 zur
Gewichtsverringerung und einfacheren Montage vorgesehen sind, umfassen.
Die Zähne 102 an
dem Gelenkinnenteil 62 und der Welle 52 weisen
bei der dargestellten Ausführungsform
im Allgemeinen einen quadratisch geformten Zahn 102 auf,
jedoch ein beliebig anders geformter Zahn kann abhängig von
den Ausgestaltungsanforderungen des Gleichlaufdrehgelenks 50 verwendet
werden. Die Zähne 102 an
dem Gelenkinnenteil 62 kommen mit den Zähnen 102 an der Welle 52 in
Eingriff und erzeugen in Drehrichtung festgesetzte Verbindung zwischen
dem Gelenkinnenteil 62 und der Welle 52, was ermöglicht,
dass ein Drehmoment durch das Gleichlaufdrehgelenk 50 übertragen
wird. Es ist daher zu vermerken, dass verschiedene Höhen, Breiten
und Winkel für
die Zähne 102 des
Gelenkinnenteils 62 und der Welle 52 verwendet
werden können,
die spezifische Drehmomentübertragungseigenschaften
für das
Gleichlaufdrehgelenk 50 gemäß der Erfindung erlauben.
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Um
die Ausrichtungsgenauigkeit zu verbessern, können die mehreren Zähne 102 und/oder
die vorbestimmten Lücken 104 einen
Druckwinkel Θ umfassen.
Der Druckwinkel Θ erstreckt
sich von einer Drehachse 108 nach außen durch die mehreren Zähne und/oder
vorbestimmten Lücken
zu deren Außenumfang,
wodurch die Ausrichtung und Zentrierung des Gelenkinnenteils 62 verbessert
wird, wenn es mit der Welle 52 verbunden ist. Bei dieser
Ausführungsform
erstreckt sich der Druckwinkel Θ axial
nach außen.
Es ist verständlich,
dass der Druckwinkel Θ sich optional
axial nach innen erstrecken kann, konkav oder konvex sein kann oder
sich rechtwinklig zu der Drehachse 108 erstrecken kann.
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Wie
oben erwähnt,
wird die Axialhalterung des Gelenkinnenteils 62 an der
Welle 52 durch eine Druckschraube 54 erzielt.
Die Axialhalterung des Gelenkinnenteils 60 an der Welle 52 kann
auch anders erzielt werden, wie es vom Fachmann in Erwägung gezogen
wird. Es ist ferner verständlich,
dass die Axialhalterung des Gelenkinnenteils 62 an einer
Welle 52 ferner durch ein Anschlussstück, eine Mutter oder andere
Befestigungsmittel, nur um einige Beispiele zu nennen, jedoch ohne
Begrenzung, erzielt werden kann.
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4 zeigt
eine zweite Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenks 150 mit
direkter Drehmomentübertragung,
das einen Stirnverzahnungsverbinder 200 aufweist. Der Stirnverzahnungsverbinder 200 umfasst
bei dieser Ausführungsform
ein Außengewinde 155,
das an der Befestigungsfläche 167 zur
Aufnahme einer Druckmutter (nicht dargestellt) angeordnet ist. Der
Stirnverzahnungsverbinder 200 ermöglicht, dass das Gleichlaufdrehgelenk 150 an
einer bereitgestellten Welle festgesetzt werden kann. Der Stirnverzahnungsverbinder 200 weist
im Allgemeinen das Erscheinungsbild einer Mehrzahl von vordefinierten
Zähnen 202 auf, die
spezifische Höhen
und abgewinkelte Kanten aufweisen, um eine sichere Verbindung zwischen
dem Gelenkinnenteil 162 und der vorgesehenen Welle zu ermöglichen.
Die mehreren Zähne 202 sind
an der Stirnfläche
des Gelenkinnenteils 162 und an dem Außenumfang des Gelenkinnenteils 162 vorgesehen. Der
Stirnverzahnungsverbinder 200 kann eine kontinuierliche Reihe
von Zähnen 202 um
den gesamten Außenumfang
herum darstellen oder die Zähne 202 können vorbestimmte
Lücken 204,
die in die Zähne 202 eingearbeitet
sind, umfassen. Die Zähne 202 an dem
Gelenkinnenteil 162 sind bei dieser Ausführungsform
im Allgemeinen U-förmig
dargestellt, jedoch kann jede andere Zahnform, abhängig von
den Ausgestaltungsanforderungen des Gleichlaufdrehgelenks 150,
verwendet werden.
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5 zeigt
eine Axialansicht einer dritten Ausführungsform eines Gleichlaufdrehgelenks 250 mit
direkter Drehmomentübertragung,
das einen Stirnverzahnungsverbinder 300 aufweist. Der Stirnverzahnungsverbinder 300 dieser
Ausführungsform weist
im Allgemeinen das Erscheinungsbild einer Mehrzahl von vordefinierten
Zähnen 302, 303 auf,
die spezifische Höhen
und abgewinkelte Kanten aufweisen, um eine sichere Verbindung zwischen
dem Gelenkinnenteil 262 und einer bereitgestellten Welle
zu ermöglichen.
Die mehreren Zähne 302, 303 sind
an der axialen ebenen Stirnfläche
des Gelenkinnenteils 262 und an dem Außenumfang des Gelenkinnenteils 262 angeordnet.
Der Stirnverzahnungsverbinder 300 kann abwechselnde Reihen
von Zähnen 302, 303 und
Lücken 304, 305 umfassen,
wobei jede Reihe in Quadranten angeordnet ist, die an dem Außenumfang
des Gelenkinnenteils 262 vorgesehen sind. Die Zähne 302, 303 und
die Lücken 304, 305 an
dem Gelenkinnenteil 262 sind bei dieser Ausführungsform
im Allgemeinen rechteckig gerade ausgebildet, jedoch ein beliebig
anders geformter Zahn kann abhängig von
den Ausgestaltungsanforderungen des Gleichlaufdrehgelenks 250 verwendet
werden. Die Zähne 302, 303 und
die Lücken 304, 305 dieser
Ausführungsform
werden durch ein zweischrittiges Räumverfahren erzielt, wobei
bei einem ersten radialen Räumzug
des Gelenkinnenteils 262 die Zähne 302 und die Lücken 304 in
einer ersten Richtung ausgebildet werden und bei einem zweiten radialen
Räumzug
des Gelenkinnenteils 262 werden die Zähne 303 und die Lücken 305 in
einer zweiten Richtung ausgebildet. Ein beliebiges anderes Herstellungsverfahren kann
anderer Weise, wie es für
den Fachmann in Erwägung
gezogen wird, verwendet werden.
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Während der
Werkstoff und die Herstellung einiger der Gleichlaufdrehgelenkbauteile
beschrieben wurden, ist die geeignete Auswahl für die weiteren Bauteile dem
Fachmann geläufig.
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Es
ist aus dem Vorstehenden offensichtlich, dass ein neues und verbessertes
Gleichlaufdrehgelenk für
eine direkte Drehmomentübertragung
dem Fachgebiet erschlossen wurde. Während die Erfindung in Verbindung
mit einer oder mehreren Ausführungsformen
beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht
auf diese Ausführungsformen
beschränkt
ist. Im Gegensatz, die Erfindung deckt alle Alternativen, Verbesserungen
und Äquivalente,
die von dem Sinn und Umfang der angehängten Ansprüche umfasst sein könnten, ab.
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Zusammenfassung
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Ein
Gleichlaufdrehgelenkverbinder mit direkter Drehmomentübertragung
umfasst ein Gelenkaußenteil
und ein Gelenkinnenteil, einen Käfig
und eine Mehrzahl von Kugeln. Das Gelenkaußenteil umfasst äußere Kugellaufrillen.
Das Gelenkinnenteil umfasst innere Kugellaufrillen und eine Drehachse,
wobei das Gelenkinnenteil eine Stirnverzahnung aufweist, die um
die Drehachse herum orientiert ist. Die Mehrzahl von Kugeln ist
in dem Käfig
vorgesehen und mit den inneren und den äußeren Kugellaufrillen des Gelenkinnenteils
bzw. Gelenkaußenteils
in Eingriff, wodurch eine Drehmomentübertragung durch die Stirnverzahnungen
ermöglicht
wird. Ferner ist eine Gleichlaufdrehgelenkverbindung mit direkter
Drehmomentübertragung
vorgesehen.