DE112009000089T5

DE112009000089T5 - Abwinkelungsanschlag

Info

Publication number: DE112009000089T5
Application number: DE112009000089T
Authority: DE
Inventors: Eric James Goodrich Lamothe; Donald Whitehouse Dine; Noel William Auburn Hills Sutton; Albert Darby Webb
Original assignee: GKN Driveline North America Inc
Current assignee: GKN Driveline North America Inc
Priority date: 2008-01-17
Filing date: 2009-01-20
Publication date: 2010-11-18
Also published as: US20110021277A1; WO2009092078A3; JP2011510240A; US8475286B2; JP5607542B2; WO2009092078A2

Abstract

Gleichlaufdrehgelenk umfassend
einen äußeren Gelenkabschnitt, der ein offenes Ende, eine äußere Gelenkachse und eine äußere Gelenkinnenfläche aufweist, die wenigstens teilweise eine innere Kammer bildet, und
einen inneren Gelenkabschnitt, der einen in dem äußeren Gelenkabschnitt angeordneten Zapfenstern und eine Welle umfasst, die sich durch das offene Ende erstreckt, wobei der Zapfenstern einen Zapfen umfasst, der wenigstens teilweise in der Kammer angerodnet ist und die Welle eine Wellenachse bildet, und wobei der innere Gelenkabschnitt eine Begrenzungsvorrichtung für die Winkelbewegung umfasst, die wahlweise die Abwinkelung der Welle relativ zu dem äußeren Gelenkabschnitt begrenzt, um zu verhindern, dass die Welle das äußere Gelenk kontaktiert.

Description

Technisches Gebiet
Die Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf abwinkelbare Gelenke und insbesondere ein System und ein Verfahren zur Begrenzung der Abwinkelung eines abwinkelbaren Gelenks.
Hintergrund der Erfindung
Gleichlaufdrehgelenke (CVJs) und andere Drehgelenke sind herkömmliche Bauteile in Kraftfahrzeugen. Üblicherweise werden Gleichlaufdrehgelenke dort verwendet, wo die Übertragung einer konstanten Drehbewegung notwendig ist. Typische Arten von Gleichlaufdrehgelenken sind Tripodeverschiebegelenke, Tripodefestgelenke, Kugelverschiebegelenke und Kugelfestgelenke. Diese Arten von Gelenken werden derzeit in Vorderradantriebsfahrzeugen, Hinterradantriebsfahrzeugen und in Längswellen, die in Hinterradantriebs-, Allradantriebs- und Vierradantriebsfahrzeugen verwendet werden, benutzt. Die Gleichlaufdrehgelenke sind im Allgemeinen lebensdauergeschmiert und durch einen Dichtungsbalg abgedichtet, wenn sie bei Antriebswellen oder Halbwellen verwendet werden. Gleichlaufdrehgelenke sind daher abgedichtet, um das Fett in dem Gelenk festzuhalten und Verunreinigungen, beispielsweise Schmutz und Wasser aus dem Gelenk fernzuhalten. Um diesen Schutz vorzusehen, ist das Gleichlaufdrehgelenk normalerweise an dem offenen Ende eines Außenteils durch einen Dichtungsbalg, der aus Gummi, Thermoplast oder Silikonwerkstoffen hergestellt ist, umschlossen. Das gegenüberliegende Ende des Außenteils ist im Allgemeinen durch eine Haube oder Kappe, die als Fettkappe bei Scheibengelenken bekannt ist, abgeschlossen. Ein Monoblock oder ein als integrales Schaft-Nabe-Gelenk gestaltetes Gelenk sind durch die innere Geometrie des Außenteils abgedichtet. Die Abdichtung und der Schutz des Gleichlaufdrehgelenks sind notwendig, da eine Verunreinigung der Innenkammer des Gelenks im Allgemeinen zur Beschädigung des Gelenks führt.
Eine Hauptfunktion des Gleichlaufdrehgelenks ist die Übertragung von Drehkräften und Drehmomenten. Ein Verschiebegelenk überträgt Drehgeschwindigkeiten, während es eine relative axiale Verlagerung innerhalb des Gelenks zuläßt. Im Allgemeinen arbeitet ein Tripodegelenk als ein Verschiebegleichlaufdrehgelenk, wobei eine geringe axiale Abwinkelung ermöglicht ist. Bei typischen Gelenkanordnungen werden verschiedene verschraubbare Gelenke verwendet, um diese an einer Gelenkwelle oder einer Halbwelle (Seitenwelle) im Kraftfahrzeug zu montieren. Diese Gelenkwellen- und Halbwellenbaueinheiten werden herkömmlicherweise vor der Installation innerhalb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs zusammengebaut.
Wenn eine Gelenkwelle in einem Fahrzeug montiert ist, ist der maximale Winkel zwischen den Enden der individuellen Gelenke durch andere Bauteile des Antriebsstrangs und des Fahrzeugs begrenzt. Bevor eine montierte Gelenkwelle in einem Fahrzeug installiert wird, können die individuellen Gelenke in verschiedene Stellungen gebracht werden, die Winkel zwischen den Enden der individuellen Gelenke umfassen, die die maximalen Winkel, die während des Betriebs vorherrschen, übersteigen. Eine übermäßige Stellung kann zu Anordnungen der individuellen Gelenke führen, dass Bauteile, beispielsweise der Gelenkbalg, beschädigt werden. Von Wichtigkeit ist der Balg eines Tripodegelenks in einer Gelenkwelle, bei dem die Geometrie des Tripodegelenkes ermöglicht, dass die Welle des Tripodegelenks einen Abschnitt des flexiblen Balgs einklemmt, wodurch der Balg möglicherweise beschädigt wird und die erwartete Lebensdauer des Balgs verringert wird. Es besteht daher ein Bedarf für ein System zum Begrenzen der Abwinkelung (nicht axiale Winkeldrehung der Welle) eines Tripodegelenks oder anderer Gelenke, um eine Beschädigung des Balgs vor und während der Installation der Gelenkwelle zu verhindern.
Offenbarung der Erfindung
Die vorliegende Anmeldung offenbart eine Gelenkvorrichtung, die einen äußeren Gelenkabschnitt, der ein offenes Ende, eine äußere Gelenkachse und eine Außengelenkinnenfläche aufweist, die wenigstens teilsweise eine innere Kammer bildet. Die Gelenkvorrichtung umfasst ferner einen inneren Gelenkabschnitt, der einen Zapfenstern, der in den äußeren Gelenkabschnitt eingeführt ist, und eine Welle, die eine Wellenachse bildet und die sich durch das offene Ende hindurch erstreckt, umfasst. Der Zapfenstern umfasst einen Zapfen. Der Zapfen ist wenigstens teilweise in die Kammer eingesetzt. Der innere Gelenkabschnitt umfasst eine Abwinkelungsbegrenzungsvorrichtung, die wahlweise die Abwinkelung des Gelenkes begrenzt.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
In den Zeichnungen sind beispielhafte Ausführungsformen im Detail dargestellt. Obwohl die Zeichnungen einige Ausführungsformen darstellen, sind diese nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und bestimmte Merkmale können überzogen, entfernt oder teilweise geschnitten sein, um die vorliegende Erfindung besser darstellen und erklären zu können. Ferner ist nicht gedacht, dass die hier dargestellten Ausführungsformen vollständig sind oder die Ansprüche auf die genauen Ausführungsformen und Konfigurationen, die in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden detaillierten Beschreibung offenbart sind, in irgend einer Weise begrenzen oder einschränken.
1 ist eine Draufsicht auf ein Antriebsstrangsystem.
2 ist eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Gelenkwelle, die in 1 dargestellt ist.
3 ist eine teilweise geschnittene Ansicht eines Abschnitts der Gelenkwelle von 2.
4 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle von 2.
5 ist eine Schnittdarstellung entlang der gestrichelten Linie 5-5 von 3, wobei einige Abschnitte aus Zwecken der Klarheit entfernt sind.
6 ist eine teilweise geschnittene Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle gemäß dem Stand der Technik.
7 ist eine teilweise geschnittene Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle.
8 ist eine teilweise geschnittene Darstellung entlang der Schnittlinie 8-8 von 7.
9 ist eine teilweise geschnittene Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle.
10 ist eine Schnittdarstellung des Abschnitts einer Gelenkwelle.
11 ist eine teilweise geschnittene Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle.
12 ist eine teilweise geschnittene Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle.
13 ist eine Schnittdarstellung des Abschnitts der Gelenkwelle von 12, die eine zweite Stellung darstellt.
14 ist eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 14-14 von 12.
Detaillierte Beschreibung
1 zeigt einen Antriebsstrang 20 eines (nicht dargestellten) Fahrzeugs. Der Antriebsstrang 20 umfasst einen Motor 22, der mit einem Getriebe 24 und einer Abtriebseinheit 26 verbunden ist. Ein vorderes Ausgleichsgetriebe 32 weist eine rechte vordere Halbwelle 34 und eine linke vordere Halbwelle 38 auf, die jeweils mit einem Rad 38 verbunden sind und Leistung an diese Räder abgeben. Die Abtriebseinheit 26 weist eine Längsantriebswelle 40 und eine Vorderradgelenkwelle 42 auf, die sich von dieser aus erstrecken. Die Vorderradgelenkwelle 42 verbindet das vordere Ausgleichsgetriebe 32 mit der Abtriebseinheit 26. Die Längsantriebswelle 40 verbindet die Abtriebseinheit 26 mit einem hinteren Ausgleichsgetriebe 44, wobei das hintere Ausgleichsgetriebe 44 eine hintere rechte Seitenwelle 46 und eine hintere linke Seitenwelle 48 umfasst, die jeweils an einem Ende an einem Rad 38 enden.
Die Längsantriebswelle 40 umfasst, wie am besten in 2 sichtbar, eine vordere Gelenkwelle 52, eine hintere Gelenkwelle 54, ein abwinkelbares Tripodegelenk 50 und zwei Hochgeschwindigkeitsgleichlaufdrehgelenke 60. Die vordere Gelenkwelle 52 wird durch eine Achse A-A definiert und die hintere Gelenkwelle 54 durch eine Achse B-B definiert. Die Gleichlaufdrehgelenke 60 übertragen Leistung, sogar wenn die Räder 38 oder die Wellen aufgrund des Lenkens und des Ein- und Ausfederns der Aufhängung sich verändernde Winkel aufweisen. Gleichlaufdrehgelenke 60 sind ferner an beiden Enden der Halbwellen 46, 48 angeordnet, die das Rad 38 mit dem Hinterachsausgleichsgetriebe 44 verbinden. Auch beide Enden der rechten vorderen Halbwelle 34 und der linken vorderen Halbwelle 36 umfassen Gleichlaufdrehgelenke 60.
Die Gleichlaufdrehgelenke 60 können durch beliebige Standardtypen dargestellt sein, die beispielsweise Tripodeverschiebegelenke, Gelenke mit sich kreuzenden Bahnen, Kugelfestgelenke, Tripodefestgelenke oder Doppel-Offset-Gelenke, was alle allgemein bekannte Begriffe auf dem Gebiet der verschiedenen Arten von Gleichlaufdrehgelenken sind. Die Gleichlaufdrehgelenke 60 ermöglichen die Übertragung von konstanten Geschwindigkeiten unter Winkeln, die beim alltäglichen Fahren von Kraftfahrzeugen sowohl in den Halbwellen (Seitenwellen), als auch Längswellen dieser Fahrzeuge auftreten.
Der Antriebsstrang 20 stellt ein allrad-angetriebenes Fahrzeug dar, wobei jedoch zu bemerken ist, dass die Ausführungsform der Gleichlaufdrehgelenke 60 gemäß der vorliegenden Erfindung auch bei Heckantriebsfahrzeugen, Vorderradantriebsfahrzeugen, Allradantriebsfahrzeugen und Vier-radantriebsfahrzeugen verwendet werden kann.
Wie es am besten aus den 3 bis 5 ersichtlich ist, umfasst das Gelenk 50 eine Tulpe oder einen äußeren Gelenkabschnitt 70, der mit der vorderen Gelenkwelle 52 verbunden ist, und einen inneren Gelenkabschnitt 72. Der innere Gelenkabschnitt 72 umfasst eine Welle 74, die mit der hinteren Gelenkwelle 54 verbunden ist. Der innere Gelenkabschnitt 72 umfasst auch eine Tripode oder Zapfenstern 76, der mit der Welle 74 verkeilt ist. Wie am besten in 2 sichtbar ist, ist die Tulpe 75 ferner im Allgemeinen durch die Achse A-A der vorderen Gelenkwelle 52 definiert und die Welle 74 ist ferner im Allgemeinen durch die Achse B-B der hinteren Gelenkwelle 54 definiert.
Die Tulpe 70 ist mit einer inneren Ausnehmung 84 versehen, die drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Kammern 86 aufweist. Die Kammern 86 bilden Paare von auf dem Umfang gegenüberliegenden Bahnen 88, die durch eine Kammerhauptfläche 90 verbunden sind, die sich von einem offenen Ende 94 der Tulpe 70 bis zu einer Ringwand 96 erstreckt. Die Bahnen 88 der benachbarten Kammern 86 werden durch eine Tulpennebenfläche 92 verbunden. Der Zapfenstern 76 umfasst einen ringförmigen Nabenabschnitt 100, der mit einer Öffnung 102 zum Einführen der Welle 74 in dieselbe und mit drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Zapfenansätzen 104 versehen ist. Wie dargestellt, ist der Zapfenstern 76 mit der Welle 74 für die Drehung mit derselben verkeilt. Drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Zapfen 106, die die Achsen T1, T2, T3 und eine Zapfenkrone 108 an einem freien Ende aufweisen, erstrecken sich von dem Nabenabschnitt 100 (an jedem Zapfenansatz 104). Ein Zapfen 106 ist in jede Kammer 86 eingeführt. Eine Rolleneinheit 110 ist in jeder Kammer 86 mit einem Zapfen 106, der in diese eingesetzt ist, angeordnet. Jeder Zapfen 106 umfasst eine Zapfennut 112, die in demselben ausgebildet ist. Jede Rolleneinheit 110 umfasst Lagernadeln 116 und eine Rolle 118.
Jede Rolle 118 mit Lagernadeln 116 ist axial an jedem Zapfen 106 durch eine Haltescheibe 120 und einen Sicherungsring 122 festgesetzt. Der Sicherungsring 122 ist in einer Zapfennut 112 jedes Zapfens 106 festgesetzt. In Verbindung mit der Haltescheibe 120 setzt der Sicherungsring 122 jede Lagernadel 116 und jede Rolle 118 auf jedem Zapfen 106 fest. Die Rolleneinheiten 110 können axial entlang der Achsen T1, T2, T3 zwischen dem Kontakt mit den Zapfenansätzen 104 und den Sicherungsringen 120 schwimmen. Im Allgemeinen ist die Kammerhauptfläche 90 durch einen ersten Kammerdurchmesser DV gebildet und die Tulpennebenfläche 92 durch einen zweiten Kammerdurchmesser dv (5). Jeder Zapfen 106 umfaßt eine zylindrische Außenfläche 124 und ein Zapfenende 126. Wenn der Zapfenstern 76 konzentrisch zu der Tulpe 70 angeordnet ist, ist im Allgemeinen ein Spalt C zwischen jedem Zapfenende 126 und der Kammerhauptfläche 90 (3 und 5) vorgesehen.
Wie am besten in 5 gezeigt, kann das Gelenk 50 um die Achsen A-A und B-B in drei im Allgemeinen gleiche Abschnitte unterteilt werden. Jeder Zapfen ist im Allgemeinen durch einen Zapfenradius TH, der sich zu dem Zapfenende 126 erstreckt, definiert. Wenn das Gelenk 50 mit der Tulpe 70 antriebsmäßig verbunden ist und die Welle 74 im Allgemeinen axial ausgerichtet ist, beaufschlagen die Drehkräfte innerhalb des Gelenks 50 so, dass sich die Achsen A-A und B-B koaxial ausrichten, und dass die Zapfen innerhalb der Rolleneinheiten 110 schwimmen, um einen im Allgemeinen gleichmäßigen Spalt C zwischen jedem Zapfenende 126 und der Kammerhauptfläche 90 vorzusehen. Das heißt, im Allgemeinen entspricht der Zapfenradius TH addiert mit dem Spalt C dem ersten Kammerdurchmesser DV.
Wie am besten an 3 ersichtlich, umfasst das Gelenk 50 ferner eine Balganordnung 130. Die Balganordnung 130 umfasst eine Balgbüchse 132 und einen flexiblen Balg 134. Der flexible Balg 134 umfasst einen äußeren Endwulst 140, ein inneres Wellenende 142, einen flexiblen Abschnitt 144, der sich zwischen diesen erstreckt, eine Balgaußenfläche 146 und eine Balginnenfläche 148. Die Balgbüchse 132 umfasst ein gekrimptes Ende 150, das über den Endwulst 140 zurückgefaltet ist, ein Tulpenende 152, das mit der Tulpe 70 verbunden ist, einen im Allgemeinen zylindrischen Büchsenkörper 154, der sich zwischen diesen erstreckt, eine Büchsenaußenfläche 156 und eine Büchseninnenfläche 158.
6 zeigt die Gelenkwelle von 1–5 bei einer Anordnung gemäß dem Stand der Technik, wobei gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen aufweisen. Bei der Anordnung gemäß dem Stand der Technik ist die Achse A-A der vorderen Tulpe 70 nicht mit der Achse B-B der Welle 74 ausgerichtet. Bei der dargestellten Stellung kann das Gelenk 50 nicht bei der Anordnung gemäß dem Stand der Technik drehen, wenn es in dem Antriebsstrang 20 installiert ist, sondern kann nur zur Konfiguration gemäß dem Stand der Technik abgewinkelt werden, wenn nicht vollständig in dem Antriebsstrang 20 montiert, da die Abwinkelung eines montierten Gelenks 50 nicht vor dem Einbau begrenzt ist. Wenn es vollständig in dem Antriebsstrang 20 installiert ist, kann das Gelenk 50 abgewinkelt werden, da dieses durch die Positionierung der Wellen 52, 54 relativ zu einer dritten Konfiguration (nicht dargestellt) begrenzt ist, d. h. in einer Zwischenposition zwischen der Axialausrichtung von 3 und der unbehinderten Abwinkelung von 6. Das heißt, der Betrieb des Antriebsstrangs 20 wird keine Berührung der Antriebsstrangbauteile, beispielsweise einen Kontakt zwischen der Welle 74 und der vorderen Tulpe 70, hervorrufen und im Allgemeinen sind die Gelenke, beispielsweise das Gelenk 50, derart dimensional ausgelegt, dass dieser Kontakt nicht bei einer maximalen Abwinkelung, die durch den Antriebsstrang 20 ermöglicht wird und durch die Bauteile des Antriebsstrangs 20, die im Allgemeinen an dem Fahrzeug befestigt sind, hervorgerufen wird.
Wie am besten durch den Vergleich der 3 und 6 ersichtlich ist, ermöglicht der Spalt C zwischen jedem Zapfenende 126 und der Kammerhauptfläche 90, dass die Welle 74 relativ zu der Tulpe 70 abgewinkelt werden kann. 6 zeigt jedoch, dass die Welle 74 relativ zu der Tulpe 70 abgewinkelt werden kann, bis die Büchsenaußenfläche 156 des gekrimpten Endes 150 der Balgbüchse 132 mit der Balgaußenfläche 146 des Balgs 134 in Kontakt tritt. Dieser Kontakt kann zur Beschädigung des Balgs 134 und einschließlich des Ausfalls des Balgs 134, bezüglich seiner gewünschten Arbeitsweise, führen. Die festgestellten Beschädigungen umfassen unerwünschte eingerissene Abschnitte des Balgs 134.
Die 3 und 6 zeigen ferner, dass die Tulpe 70 axial relativ zu der Welle 74 verlagert werden kann. Wenn das Gelenk 50 nicht vollständig eingebaut ist, ist diese relative axiale Verlagerung durch den Kontakt zwischen der Welle 74 und/oder dem Zapfenstern 76 und der Wand 96 bei einer Anordnung mit vollständig eingeführter Welle (nicht dargestellt) und Dehnung des Balgs 134 bei einer Anordnung mit vollständig ausgeschobener Welle (nicht dargestellt) begrenzt. Eine Beschädigung des Balgs kann bei verschiedenen Ausschiebestellungen zwischen der Tulpe 70 und der Welle 74 zwischen der Stellung mit vollständig eingeschobener Welle und der Stellung mit vollständig ausgeschobener Welle, wenn das Gelenk 50 nicht vollständig installiert ist, auftreten. Wenn sie vollständig (1) montiert ist, umfasst der Verschiebeweg des Gelenks 50 eine relative axiale Verlagerung zwischen der Welle 74 und der Tulpe 70, die nicht durch Kontakt oder Behinderung zwischen den Bauteilen des Gelenks 50 begrenzt ist. Das heißt, wenn es vollständig in dem Antriebsstrang 20 eingebaut ist, ist das Gelenk 50 durch andere Bauteile des Antriebsstrangs 20 eingeschränkt und kann daher nicht zu der Stellung mit vollständig eingeschobener Wellte oder der Stellung mit ausgeschobener Welle verstellt werden.
7 zeigt ein Gelenk 250. Das Gelenk 250 umfasst eine Tulpe oder einen äußeren Gelenkabschnitt 270, der mit einer vorderen Gelenkwelle, beispielsweise der vorderen Gelenkwelle 52, verbunden ist, und einen inneren Gelenkabschnitt 272. Der innere Gelenkabschnitt 272 umfasst eine Welle 274, die mit einer hinteren Gelenkwelle, beispielsweise der hinteren Gelenkwelle 54, verbunden ist. Der innere Gelenkabschnitt 272 umfasst auch eine Tripode oder einen Zapfenstern 276, die/der mit der Welle 274 verkeilt ist. Die Tulpe 270 wird im Allgemeinen durch eine Achse A1-A1 definiert und die Welle 274 durch eine Achse B1-B1 definiert. Die Tulpe 270 kann axial relativ zu der Welle 274 während des Betriebs des Antriebsstrangs 20 und zu anderen Zeiten, umfassend den Transport und die Montage einer Gelenkwelle, beispielsweise der Gelenkwelle 40, verlagert werden.
Die Tulpe 270 ist mit einer inneren Ausnehmung 284 versehen, die drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Kammern 286 aufweist. Die Kammern 286 bilden Paare von auf dem Umfang gegenüberliegende Bahnen 288, die durch eine erste Innenfläche oder Kammerhauptfläche 290, die sich von einem offenen Ende 294 der Tulpe 270 zu einer Ringwand 296 erstreckt, verbunden sind. Die Bahnen 288 nebeneinander angeordneter Kammern 286 werden durch eine zweite Innenfläche oder Tulpennebenfläche 292 verbunden. Der Zapfenstern 276 umfasst einen ringförmigen Nabenabschnitt 300, der mit einer Öffnung 302 zum Einführen der Welle 274 und mit drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilten Zapfenansätzen 304 versehen ist. Wie dargestellt, ist der Zapfenstern 276 mit der Welle 274 für eine Drehung mit dieser verkeilt. Drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Zapfen 306, die eine Zapfenkrone 308 an einem freien Ende aufweisen, erstrecken sich (an jedem Zapfenansatz 304) von der Nabe 300.
Jeder Zapfen 306 wird in einer der Kammern 286 angeordnet. Eine Rolleneinheit 310 mit einem darin angeordneten Zapfen 306 ist in jeder Kammer 286 angeordnet. Jede Rolleneinheit 310 umfasst Lagernadeln 316 und Rollen 318. Jede Rolle 318 mit den Lagernadeln 316 ist axial auf einem Zapfen 306 durch einen Sicherungsring 320 festgesetzt. Die Rolleneinheiten 310 können axial zwischen einem Kontakt mit den Zapfenansätzen 304 und den Sicherungsringen 320 schwimmen.
Im Allgemeinen ist die Kammerhauptfläche 290 durch einen ersten Kammerdurchmesser DV gebildet und die Tulpennebenfläche 292 wird durch einen zweiten Kammerdurchmesser dv (wie in 5 dargestellt) gebildet. Jeder Zapfen 306 umfasst eine im Allgemeinen zylindrische Außenfläche 324 und ein Zapfenende 326. Das heißt, jeder Zapfen 306 wird durch eine im Allgemeinen zylindrische Fläche gebildet, die sich zwischen einem Zapfenansatz 304 und einer Zapfenkrone 308 erstreckt, dort wo die Zapfenkrone 308 das Zapfenende 326 aufweist. Wenn der Zapfenstern 276 konzentrisch zu der Tulpe 270 angeordnet ist, ist im Allgemeinen ein Spalt zwischen jedem Zapfenende 326 und der Kammerhauptfläche 290 vorgesehen. Der Spalt zwischen jedem Zapfenende 326 und der Kammerhauptfläche 290 ermöglicht, dass die Welle 274 relativ zu der Tulpe 270 abgewinkelt werden kann.
8 zeigt das Gelenk 250, wobei zur Klarheit der Zapfenstern 276 entfernt und die Welle 274 in diesem mittig zentriert ist. Wie am besten in 8 sichtbar ist, kann das Gelenk 250 um die Achsen A1-A1 und B1-B1 in drei im Allgemeinen gleiche Abschnitte unterteilt werden. Wenn das Gelenk 250 mit der Tulpe 270 arbeitet und die Welle 274 im Allgemeinen axial ausgerichtet ist, drängen die Drehkräfte innerhalb des Gelenks 250 die Achsen A1-A1 und B1-B1 dazu, sich koaxial auszurichten und die Zapfen schwimmen in den Rolleneinheiten 310, um einen im Allgemeinen gleichmäßigen Spalt zwischen jedem Zapfenende 326 und der Kammerhauptfläche 290 vorzusehen.
Gemäß einer erneuten Bezugnahme auf 7, umfasst das Gelenk 250 ferner eine Balganordnung 330. Die Balganordnung 330 umfasst eine Balgbüchse 332 und einen flexiblen Balg 334. Der flexible Balg 334 umfasst einen äußeren Endwulst 340, ein inneres Wellenende 342, einen flexiblen Abschnitt 344, der sich zwischen diesen erstreckt, eine Balgaußenfläche 346 und eine Balginnenfläche 348. Die Balgbüchse 332 umfasst ein gekrimptes Ende 350, das über den Endwulst 340 zurückgefaltet ist, ein Tulpenende 352, das mit der Tulpe 270 verbunden ist, einen im Allgemeinen zylindrischen Büchsenkörper 354, der sich zwischen diesen erstreckt, eine Büchsenaußenfläche 356 und eine Büchseninnenfläche 358.
Die 7 und 8 zeigen, dass das Gelenk 250 ferner eine Begrenzungsvorrichtung oder einen Begrenzungsabschnitt 360 umfasst. Bei der dargestellten Ausführungsform ist der Begrenzungsabschnitt 360 im Allgemeinen ein Ring, der eine Ringinnenfläche 364 (8), die im Allgemeinen an der Welle 274 befestigt (verkeilt oder aufgepresst) ist, und eine im Allgemeinen zylindrische äußere Begrenzungsfläche 368 aufweist. In 7 ist die Achse A1-A1 der vorderen Tulpe 270 nicht mit der Achse B1-B1 der Welle 274 ausgerichtet und die äußere Begrenzungsfläche 368 des Begrenzungsabschnitts 360 steht mit der Tulpennebenfläche 292 in Kontakt. Während die äußere Begrenzungsfläche 368 des Begrenzungsabschnitts 360 mit der Tulpennebenfläche 292 in Kontakt tritt, tritt das Zapfenende 326, das in 7 geschnitten dargestellt ist, nicht mit der Kammerhauptfläche 290 bei der dargestellten Ausführungsform in Kontakt. Wie am besten in 8 sichtbar ist, kann die äußere Begrenzungsfläche 368 des Begrenzungsabschnitts 360 mit zwei Tulpennebenflächen 292 in Kontakt treten, wenn die Welle 274 in Richtung des Pfeils D8 abgewinkelt ist. Dementsprechend wird eine Abwinkelung zwischen der Welle 274 und der Tulpe 270 verhindert, wenn die äußere Begrenzungsfläche 368 des Begrenzungsabschnitts 360 wenigstens teilweise eine Tulpennebenfläche 292 kontaktiert.
Der Kontakt zwischen dem Begrenzungsabschnitt 260 und der Tulpe 270 verhindert daher, dass die Büchsenaußenfläche 356 des gekrimpten Endes 350 der Balgbüchse 332 die Balgaußenfläche 346 des Balgs 334 während der Abwinkelung der Welle 274 relativ zu der Tulpe 270 kontaktiert. Dieser fehlende Kontakt zwischen dem gekrimpten Ende 350 und der Balgaußenfläche 346 verhindert eine ungewünschte Beschädigung des Balgs 334.
Wenn die Gelenkwelle, beispielsweise die Gelenkwelle 40, mit einem Gelenk 250 verbunden ist, wird die Handhabung der Gelenkwelle, wenn sie nicht vollständig in dem Antriebsstrang 20 installiert ist, zu keiner Beschädigung des Balgs 334 durch die Balgbüchse 332 führen. Die äußere Begrenzungsfläche 368 kann, obwohl sie im Allgemeinen zylindrisch dargestellt ist, gewölbt oder im Allgemeinen kreisringförmig sein oder jegliche andere geeignete Form aufweisen.
9 zeigt ein Gelenk 450. Das Gelenk 450 umfasst eine Tulpe oder einen äußeren Gelenkabschnitt 470, der mit einer vorderen Gelenkwelle, beispielsweise der vorderen Gelenkwelle 52, verbunden ist, und einen inneren Gelenkabschnitt 472. Der innere Gelenkabschnit 472 umfasst eine Welle 474, die mit einer hinteren Gelenkwelle, beispielsweise der hinteren Gelenkwelle 54, verbunden ist. Der innere Gelenkabschnitt 472 umfasst ferner eine Tripode oder einen Zapfenstern 476, die/der mit der Welle 474 verkeilt ist. Die Tulpe 470 wird im Allgemeinen durch eine Achse A2-A2 und die Welle 474 durch eine Achse B2-B2 gebildet. Die Tulpe 470 kann axial relativ zu der Welle 474 verlagert werden.
Die Tulpe 470 ist mit einer inneren Ausnehmung 484 versehen, die drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Kammern 486 aufweist. Die Kammern 486 bilden Paare von auf dem Umfang gegenüberliegenden Bahnen 488, die durch eine Kammerhauptfläche 490 verbunden sind, die sich von einem offenen Ende 494 der Tulpe 470 bis zu einer Ringwand 496 erstreckt. Die Bahnen 488 nebeneinander angeordneter Kammern 486 sind durch eine Tulpennebenfläche 492 verbunden. Der Zapfenstern 476 umfasst einen ringförmigen Nabenabschnitt 500, der mit einer Öffnung 502 zum Einführen der Welle 474 versehen ist, und drei gleichmäßig auf dem Umfang verteile Zapfenansätze 504. Drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Zapfen 506 erstrecken sich von der Nabe 500. In jeder Kammer 486 ist ein Zapfen 506 angeordnet. Eine Rolleneinheit 510 ist in jede Kammer 486 mit einem darin aufgenommenen Zapfen 506 angeordnet. Jede Rolleneinheit 510 umfasst Lagernadeln 516 und eine Rolle 518. Jede Rolle 518 ist mit den Lagernadeln 516 auf jedem Zapfen 506 durch einen Sicherungsring 520 axial festgesetzt.
Jeder Zapfen 506 umfasst eine zylindrische Außenfläche 524 und ein Zapfenende 526. Wenn der Zapfenstern 476 konzentrisch zu der Tulpe 470 angeordnet wird, wird ein Spalt im Allgemeinen zwischen jedem Zapfenende 526 und der Kammer hauptfläche 490 vorgesehen. Der Spalt zwischen jedem Zapfenende 526 und der Kammerhauptfläche 490 ermöglicht, dass die Welle 474 relativ zu der Tulpe 470 abgewinkelt werden kann.
Das Gelenk 450 umfasst ferner eine Balganordnung 530. Die Balganordnung 530 umfasst eine Balgbüchse 532 und einen flexiblen Balg 534. Der flexible Balg 534 umfasst einen äußeren Endwulst 540, ein inneres Wellenende 542, einen flexiblen Abschnitt 544, der sich zwischen diesen erstreckt, eine Balgaußenfläche 546 und eine Balginnenfläche 548. Die Balgbüchse 532 umfasst ein gekrimptes Ende 550, das über den Endwulst 540 zurückgefaltet ist, ein Tulpenende 552, das mit der Tulpe 470 verbunden ist, einen im Allgemeinen zylindrischen Büchsenkörper 554, der sich zwischen diesen erstreckt, und eine Büchsenaußenfläche 556.
Das Gelenk 450 umfasst ferner einen Begrenzungsabschnitt 560. Wie in 9 dargestellt ist, ist der Begrenzungsabschnitt 560 ein Ring mit einer im Allgemeinen zylindrischen äußeren Begrenzungsfläche 568, die an der Welle 474 befestigt ist. Der Begrenzungsabschnitt 560 erstreckt sich von der Welle 474 zwischen dem Zapfenstern 476 und der Wand 496, obwohl der Begrenzungsabschnitt 560 zwischen dem Zapfenstern 476 und dem offenen Ende 494 angeordnet werden kann. Wie dargestellt, ist die Achse A2-A2 der Tulpe 470 nicht zu der Achse B2-B2 der Welle 474 ausgerichtet und die äußere Begrenzungsfläche 568 des Begrenzungsabschnitts 560 steht mit der Tulpennebenfläche 492 in Kontakt. Obwohl die äußere Begrenzungsfläche 568 des Begrenzungsabschnitts 560 mit der Tulpennebenfläche 492 in Kontakt ist, kann aber auch das Zapfenende 526 die Kammerhauptfläche 490 kontaktieren. Die Abwinkelung der Welle 474 relativ zu der Tulpe 470 wird unterbrochen, wenn die äußere Begrenzungsfläche 568 des Begrenzungsbschnitts 560 mit der Tulpennebenfläche 492 in Kontakt steht und wenn eventuell ein Zapfenende 526 mit der Kammerhauptfläche 490 in Kontakt steht.
Daher verhindert der Kontakt zwischen dem Begrenzungsabschnitt 560 und der Tulpe 470, dass das gekrimpte Ende 550 der Balgbüchse 532 mit der Balgaußenfläche 546 des Balgs 534 während der Abwinkelung der Welle 474 relativ zu der Tulpe 470 in Kontakt steht. Der fehlende Kontakt zwischen dem gekrimpten Ende 550 und der Balgaußenfläche 546 verhindert eine unerwünschte Beschädigung des Balgs 534.
Wenn die Gelenkwelle, beispielsweise die Gelenkwelle 40, mit einem Gelenk 450 verbunden wird, wird die Handhabung der Gelenkwelle, wenn sie nicht vollständig in dem Antriebsstrang 20 installiert ist, zu keiner Beschädigung des Balgs 534 durch die Balgbüchse 532 führen. Die äußere Begrenzungsfläche 568 kann, obwohl sie im Allgemeinen zylindrisch dargestellt ist, gebogen oder im Allgemeinen kreisringförmig sein oder irgend eine andere geeignete Form aufweisen.
10 zeigt als eine Alternative des Begrenzungsabschnitts 560 einen Begrenzungsabschnitt 600, der an dem Gelenk 450 angeodnet ist, wobei der Zapfenstern 476 zur Vereinfachung entfernt und die Welle 474 in der Tulpe 470 zentriert ist. Der Begrenzungsabschnitt 600 umfasst drei im Allgemeinen gleichmäßig auf dem Umfang beabstandete Nocken 610, die jeweils eine freie Nockendurchmesserfläche 612 und zwei ein Paar bildende gegenüberliegende Flächen 614 aufweisen. Die Nocken 610 sind durch drei proximale Durchmesserflächen 616 getrennt. Wie im Allgemeinen zentriert in dem Gelenk 450 dargestellt, erstrecken sich die Nocken 610 von dem Begrenzungsabschnitt 600 zu der Kammerhauptfläche 490 mit einem Spalt C4 zwischen der Kammerhauptfläche 490 und der freien Nockendurchmesserfläche 612. Ferner ist ein Spalt C5, der im Allgemeinen radial zu der Achse B2-B2 gemessen wird, zwischen der Tulpennebenfläche 492 und den proximalen Durchmesserflächen 616 vorgesehen. Die Kammerhauptfläche 490 wird im Allgemeinen durch einen ersten Kammerdurchmesser DV und die Tulpennebenfläche 492 durch einen zweiten Kammerdurchmesser dv (wie in 10 dargestellt) definiert. Die freien Nockendurchmesserflächen 612 bilden ferner einen äußeren Nockendurchmesser DL und die proximalen Durchmesserflächen 616 definieren einen proximalen Durchmesser DP. Wie dargestellt, ist der erste Kammerdurchmesser DV größer als der äußere Nockendurchmesser DL, der größer als der zweite Kammerdurchmesser dv ist, der größer als der proximale Durchmesser DP ist.
Im Betrieb begrenzt der Begrenzungsabschnitt 600 die Abwinkelung der Tulpe 470 relativ zu der Welle 474. Wenn die Abwinkelung der Tulpe 470 relativ zu der Welle 474 die Begrenzungsvorrichtung in Richtung D2 relativ wenigstens zu einem Abschnitt der Tulpe 470 bewegt, tritt die Kammerhauptfläche 490 mit der freien Nockendurchmesserfläche 612 in Kontakt, wodurch eine weitere Abwinkelung verhindert wird. Wenn die Abwinkelung der Tulpe 470 relativ zu der Welle 474 die Begrenzungsvorrichtung in Richtung D1 bewegt, tritt die Tulpennebenfläche 492 mit den proximalen Durchmesserflächen 616 in Kontakt, wodurch eine weitere Abwinkelung verhindert wird. Wie bei dem Beispiel von 7 verhindert bei der Abwinkelung der Tulpe 270 relativ zu der Welle 274, dort wo der Begrenzungsabschnitt 360 einen Kontakt zwischen der Balgbüchse 332 und dem Balg 334 verhindert, die Begrenzungsvorrichtung 600 eine Beschädigung des Balgs 534, wenn sie in einem Gelenk 450 installiert ist.
Obwohl die Begrenzungsvorrichtung 600 zwischen dem Zapfenstern 476 und der Wand 496 (zwischen dem Zapfenstern 476 und einer vorderen Gelenkwelle, beispielsweise der Gelenkwelle 52) angeordnet dargestellt ist, kann die Begrenzungsvorrichtung 600 zwischen dem Zapfenstern 476 und dem offenen Ende 494 (zwischen dem Zapfenstern 476 und einer hinteren Gelenkwelle, beispielsweise der hinteren Gelenkwelle 54) angeordnet sein.
11 zeigt eine weitere Ausführungsform eines Gelenks 50, als Gelenk 650. Das Gelenk 650 umfasst eine Tulpe oder einen äußeren Gelenkabschnitt 670, der mit einer vorderen Gelenkwelle, beispielsweise der vorderen Gelenkwelle 52, verbunden ist, und einen inneren Gelenkabschnitt 672. Der innere Gelenkabschnitt 672 umfasst eine Welle 674, die mit einer hinteren Gelenkwelle, beispielsweise der hinteren Gelenkwelle 54, verbunden ist. Der innere Gelenkabschnitt 672 umfasst ferner eine Tripode oder einen Zapfenstern 676, der an der Welle 674 verkeilt ist. Die Tulpe 670 wird im Allgemeinen durch eine Achse A3-A3 und die Welle 674 durch eine Achse B3-B3 definiert. Die Tulpe 670 kann relativ zu der Welle 674 axial verlagert werden.
Die Tulpe 670 ist mit einer inneren Ausnehmung 684 versehen, die drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Kammern 686 aufweist. Die Kammern 686 bilden Paare von auf dem Umfang gegenüberliegenden Bahnen 688, die durch eine Kammerhauptfläche 690, die sich von einem offenen Ende 694 der Tulpe 670 zu einer Ring wand 696 erstreckt, verbunden sind. Die Bahnen 688 nebeneinander angeordneter Kammern 686 sind durch eine Tulpennebenfläche 692 verbunden. Der Zapfenstern 676 umfasst einen ringförmigen Nabenabschnitt 700, der mit einer Öffnung 702 zum Einführen der Welle 674 versehen ist, und drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Zapfenansätze 704. Drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Zapfen 706 erstrecken sich von der Nabe 700. Jeder Zapfen 706 ist in einer Kammer 686 angeordnet. Eine Rolleneinheit 710 mit einem darin angeordneten Zapfen 706 ist in jeder Kammer 686 eingesetzt. Jede Rolleneinheit 710 umfasst Lagernadeln 716 und eine Rolle 718. Jede Rolle 718 mit Lagernadeln 716 wird auf dem Zapfen 706 durch einen Sicherungsring 720 axial festgesetzt.
Jeder Zapfen 706 umfasst ein Zapfenende 726. Wenn der Zapfenstern 676 zu der Tulpe 670 konzentrisch angeordnet ist, ist im Allgemeinen ein Spalt zwischen jedem Zapfenende 726 und der Kammerhauptfläche 690 vorgesehen. Der Spalt zwischen jedem Zapfenende 726 und der Kammerhauptfläche 690 ermöglicht, dass die Welle 674 relativ zu der Tulpe 670 abgewinkelt werden kann.
Das Gelenk 650 umfasst ferner eine Balganordung 730. Die Balganordnung 730 umfasst eine Balgbüchse 732 und einen flexiblen Balg 734. Der flexible Balg 734 umfasst einen äußeren Endwulst 740, ein inneres Wellenende 742, einen flexiblen Abschnitt 744, der sich zwischen diesen erstreckt, eine Balgaußenfläche 746 und eine Balginnenfläche 748. Die Balgbüchse 732 umfasst ein gekrimptes Ende 750, das über den Endwulst 740 zurückgefaltet ist, ein Tulpenende 752, das mit der Tulpe 670 verbunden ist, einen im Allgemeinen zylindrischen Büchsenkörper 754, der sich zwischen diesen erstreckt, und eine Büchsenaußenfläche 756.
Ferner umfasst das Gelenk 650 ein Paar von Begrenzungsabschnitten 760, 762. Bei der dargestellten Ausführungsform sind die Begrenzungsabschnitte 760, 762 Ringe mit jeweils im Allgemeinen zylindrischen äußeren Begrenzungsflächen 770, 768, die an der Welle 670 befestigt sind. Bei der dargestellten Ausführungsform ist die Achse A3-A3 der Tulpe 670 nicht mit der Achse B3-B3 der Welle 674 ausgerichtet und die äußere Begrenzungsfläche 770 des Begrenzungsabschnitts 760 steht mit der Tulpennebenfläche 692 in Kontakt.
Da die Welle 674 nicht relativ zu der Tulpe 670 axial gedreht wird, dreht die Begrenzungsfläche 770 des Begrenzungsabschnitts 760 zu der Tulpennebenfläche 692. Wenn die äußere Begrenzungsfläche 768 des Begrenzungsabschnitts 762 oder die äußere Begrenzungsfläche 770 des Begrenzungsabschnitts 760 die Tulpennebenfläche 692 kontaktiert, kann ferner das Zapfenende 726 mit der Kammerhauptfläche 690 in Kontakt treten. Die Abwinkelung zwischen der Welle 674 und der Tulpe 670 wird unterbrochen, wenn die äußere Begrenzungsfläche 768, 770 des Begrenzungsabschnitts 762, 760 mit der Tulpennebenfläche 692 oder wenn ein Zapfenende 726 mit der Kammerhauptfläche 690 in Kontakt steht.
Daher begrenzt der Kontakt zwischen einem der Begrenzungsabschnitte 760, 762 und der Tulpe 670 die Abwinkelung der Welle 674 relativ zu der Tulpe 670 und verhindert, dass das gekrimpte Ende 750 der Balgbüchse 732 mit der Balgaußenfläche 746 des Balgs 734 während der Abwinkelung der Tulpe 670 relativ zu der Welle 674 in Kontakt tritt. Dieser fehlende Kontakt zwischen dem gekrimpten Ende 750 und der Balgaußenfläche 746 verhindert eine unerwünschte Beschädigung des Balgs 734.
Wenn eine Gelenkwelle, beispielsweise die Gelenkwelle 40, mit einem Gelenk 650 verbunden ist, führt die Handhabung der Gelenkwelle, wenn sie nicht vollständig in dem Antriebsstrang 20 installiert ist, zu keiner Beschädigung des Balgs 734 durch die Balgbüchse 732. Ferner können, obwohl die Begrenzungsabschnitte 760, 762 im Allgemeinen zylindrisch dargestellt sind, diese gebogen, im Allgemeinen kreisringförmig sein oder irgend eine andere geeignete Form aufweisen.
Die 12–14 zeigen eine weitere Ausführungsform eines Gelenks 50, als Gelenk 850. Das Gelenk 850 umfasst eine Tulpe oder einen äußeren Gelenkabschnitt 870, der mit einer vorderen Gelenkwelle, beispielsweise der vorderen Gelenkwelle 52, verbunden ist, und einen inneren Gelenkabschnitt 872. Der innere Gelenkabschnitt 872 umfasst eine Welle 874, die mit einer hinteren Gelenkwelle, beispielsweise der hinteren Gelenkwelle 54, verbunden ist. Der innere Gelenkabschnit 872 umfasst ferner eine Tripode oder einen Zapfenstern 876, die/der mit der Welle 874 verkeilt ist. Die Tulpe 870 ist im Allgemeinen durch eine Achse A4-A4 und die Welle 874 durch eine Achse B4-B4 definiert. Die Tulpe 870 kann relativ zu der Welle 874 wäh rend des Betriebs des Antriebsstrangs 20 und zu anderen Zeiten, einschließlich des Transports und der Montage einer Gelenkwelle, beispielsweise der Gelenkwelle 40, axial verlagert werden.
Die Tulpe 870 ist mit einer inneren Ausnehmung 884 versehen, die drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Kammern 886 aufweist. Die Kammern 886 bilden Paare von auf dem Umfang gegenüberliegenden Bahnen 888, die durch eine erste Innenfläche oder Kammerhauptfläche 890 verbunden sind, die sich von einem offenen Ende 894 der Tulpe 870 zu einer Ringwand 896 erstreckt. Die Bahnen 888 nebeneinander angeordneter Kammern 886 sind durch eine zweite Innenfläche oder eine Tulpennebenfläche 892 verbunden. Der Zapfenstern 876 umfasst einen ringförmigen Nabenabschnitt 900, der mit einer Öffnung 902 zum Einführen der Welle 874 versehen ist, und drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Zapfenansätze 904. Wie dargestellt, ist der Zapfenstern 876 mit der Welle 874 zur Drehung mit dieser verkeilt. Drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte Zapfen 906, die die Achsen T1, T2 und T3 (siehe 14) und eine Zapfenkrone 908 an einem freien Ende aufweisen, erstrecken sich von der Nabe 900 an jedem Zapfenansatz 904.
In jeder Kammer 886 ist ein Zapfen 906 angeordnet. Eine Rolleneinheit 910 mit einem Zapfen 906 darin ist in jede Kammer 886 eingesetzt. Jede Rolleneinheit 910 umfasst Lagernadeln 916 und eine Rolle 918. Jede Rolle 918 mit Lagernadeln 916 ist auf einem der Zapfen 906 durch einen Sicherungsring 920 axial festgesetzt. Die Rolleneinheiten 910 können axial entlang der Achsen T1, T2, T3 zwischen einem Kontakt mit den Zapfenansätzen 904 und den Sicherungsringen 920 schwimmen. Wie dargestellt, kontaktieren die Rollen 918 die Bahnen 888 an gewölbten Flächen.
Jeder Zapfen 906 umfasst eine im Allgemeinen zylindrische Außenfläche 924 und ein Zapfenende 926. Das heißt, jeder Zapfen 906 wird durch eine im Allgemeinen zylindrische Fläche, die sich zwischen einem Zapfenansatz 904 und einer Zapfenkrone 908 erstreckt, dort wo die Zapfenkrone 908 das Zapfenende 926 umfasst, definiert. Wenn der Zapfenstern 876 konzentrisch zu der Tulpe 870 angeordnet ist, ist im Allgemeinen ein Spalt C8 zwischen jedem Zapfenende 926 und der Kammerhauptfläche 890 vorgesehen. Der Spalt C8 zwischen jedem Zapfenende 926 und der Kammerhauptfläche 890 ermöglicht, dass die Welle 874 relativ zu der Tulpe 870 abgewinkelt werden kann.
Wie in 14 dargestellt, kann das Gelenk 850 um die Achsen A4-A4 und B4-B4 in drei gleichmäßige Abschnitte geteilt werden. Wenn das Gelenk 850 mit der Tulpe 870 antriebsmäßig verbunden und die Welle 874 im Allgemeinen axial ausgerichtet ist, drängen die Drehkräfte innerhalb des Gelenks 850 die Achsen A4-A4 und B4-B4 sich koaxial auszurichten und die Zapfen schwimmen innerhalb der Rolleneinheiten 910, um einen im Allgemeinen gleichmäßigen Spalt C8 zwischen jeder Zapfenkrone 908 und der Kammerhauptfläche 890 vorzusehen.
Im Allgemeinen wird die Kammerhauptfläche 890 durch einen ersten Kammerdurchmesser DV und die Tulpennebenfläche 892 durch einen zweiten Kammerdurchmesser dv (wie in 14 dargestellt) gebildet. Die Nabe 900 bildet einen äußeren Nabendurchmesser DH.
Ein Zapfenradius DS wird zwischen der Achse B4-B4 und dem Zapfenende 926 gemessen. Das heißt, der äußerste Abschnitt des Zapfens 906, der sich von dem Drehpunkt entlang der Achse B4-B4 erstreckt, ist ein Abstand DS zu der Achse B4-B4. Dementsprechend ist, wenn die Zapfenhöhe DS für ein Gelenk, beispielsweise das Gelenk 850, erhöht wird, die maximale Winkelbewegung (gemessen zwischen der Achse A4-A4 und der Achse B4-B4 von 13) verringert. Beispielsweise würden ein Zapfenradius DS von 31,011 Millimeter (mm) und ein erster Kammerdurchmesser DV von 62,60 mm zu einer Winkelbewegung von ungefähr 22 Grad führen. Bei diesem Beispiel kann das Gelenk nicht über einen relativen Winkel zwischen der Achse A4-A4 und der Achse B4-B4 von etwa 22 Grad hinaus abgewinkelt werden. Ferner würde der Betrieb dieses Gelenks innerhalb eines Antriebsstrangs, beispielsweise des Antriebsstrangs 20, keine Abwinkelung über 22 Grad hinaus erfordern. Bei diesem Beispiel würde das Verhältnis des Kammerdurchmessers DV zu Zapfenradius DS etwa 2,02 betragen. Die vorliegende Erfindung definert ein Verhältnis des Kammerdurchmessers DV zu dem Zapfenradius DS von ungefähr 1,95 bis ungefähr 2,05 als erwünscht, wobei ein Verhältnis des Kammerdurchmessers DV zu dem Zapfenradius DS von ungefähr 1,98 bis ungefähr 2,02 vorteilhafter ist.
Das Gelenk 850 umfasst eine Balganordnung 930. Die Balganordnung 930 umfasst eine Balgbüchse 932 und einen flexiblen Balg 934. Der flexible Balg 934 umfasst einen äußeren Endwulst 940, ein inneres Wellenende 942, einen flexiblen Abschnitt 944, der sich zwischen diesen erstreckt, eine Balgaußenfläche 946 und eine Balginnenfläche 948. Die Balgbüchse 932 umfasst ein gekrimptes Ende 950, das über den Endwulst 940 zurückgefaltet ist, ein Tulpenende 952, das mit der Tulpe 870 verbunden ist, einen im Allgemeinen zylindrischen Büchsenkörper 954, der sich zwischen diesen erstreckt, eine Büchsenaußenfläche 956 und eine Büchseninnenfläche 958.
Die 12–14 zeigen, dass das Gelenk 850 ferner einen Begrenzungsabschnitt 960 umfassen kann. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst der Begrenzungsabschnitt 960 drei äußerere Begrenzungsflächen 968, die durch die Zapfenkronen 908 und die Zapfenenden 926 gebildet werden. Die äußere Begrenzungsfläche 968, obwohl sie im Allgemeinen zylindrisch dargestellt ist, kann gewölbt oder im Allgemeinen kreisringförmig sein oder irgend eine andere geeignete Form aufweisen. Die 12 und 14 zeigen das Gelenk 850 in einer erster Ausbildungsform, bei der die Achse A4-A4 der vorderen Tulpe 870 im Allgemeinen mit der Achse B4-B4 der Welle 874 ausgerichtet ist.
13 zeigt das Gelenk 850 in einer Grenzstellung. Bei der Grenzstellung ist die Achse A4-A4 der vorderen Tulpe 870 nicht mit der Achse B4-B4 der Welle 874 ausgerichtet und eine Zapfenkrone 908 des Begrenzungsabschnitts 960 steht mit der Kammerhauptfläche 890 in Kontakt. Eine Abwinkelung zwischen der Welle 874 und der Tulpe 870 wird unterbrochen, wenn die äußere Begrenzungsfläche 968 der Zapfenkrone 908 des Begrenzungsabschnitts 960 mit der Kammerhauptfläche 890 in Kontakt steht.
Der Kontakt zwischen dem Begrenzungsabschnitt 960 und der Tulpe 870 verhindert daher, dass die Büchsenaußenfläche 956 des gekrimpten Endes 950 der Balgbüchse 932 die Balgaußenfläche 946 des Balgs 934 während der Abwinkelung der Tulpe 870 relativ zu der Welle 874 kontaktiert. Dieser fehlende Kontakt zwischen dem gekrimpten Ende 950 und der Balgaußenfläche 946 verhindert eine unerwünschte Beschädigung des Balgs 934.
Bei der in 13 dargestellten Grenzstellung steht die Nabe 900 nicht mit der Tulpennebenfläche 892 in Kontakt, obwohl die Nabe die Tulpennebenfläche bei anderen Ausführungsformen kontaktieren kann. Wie in der Grenzstellung von 13 dargestellt und unter Bezugnahme auf 14, dreht, wenn die Welle 874 in Richtung D13 relativ zu der Tulpe 870 gedreht wird, der Zapfenstern 876 die Rollen 918, und die Rollen 918, die auf den Zapfen 906 angeordnet sind, die die Achsen T2 und T3 bilden, begrenzen die Radialbewegung des Zapfensterns 876, während der Begrenzungsabschnitt 960 die Rolle 918 kontaktiert, die auf dem Zapfen 906 angeordnet ist, der die Achse T1 bildet, und die Rollen 918, die auf den Zapfen 906 angeordnet sind, die die Achsen T2 und T3 definieren, kontaktieren ihre jeweiligen Zapfenansätze 904, und die Rollen 918, die auf dem Zapfen 906 angeordnet sind, die die Achsen T2 und T3 bilden, werden in der Bewegung entlang der Achsen T2 und T3 aufgrund der Wechselwirkung zwischen den gewölbten Flächen der Rollen 918 und den Bahnen 888 begrenzt.
Wenn eine Gelenkwelle, beispielsweise die Gelenkwelle 40, an einem Gelenk 850 montiert wird, resultiert eine Handhabung der Gelenkwelle, wenn sie nicht vollständig in dem Antriebsstrang 20 installiert ist, nicht in einer Beschädigung des Balgs 934 durch die Balgbüchse 932.
Während in 6 dargestellt ist, dass die Welle 74 relativ zu der Tulpe 70 abgewinkelt werden kann, bis die Büchsenaußenfläche 156 des gekrimpten Endes 150 der Balgbüchse 132 die Balgaußenfläche 146 des Balgs 134 kontaktiert, ist ein Kontakt oder Beschädigung eines Balgs nicht gegeben, wenn Begrenzungsabschnitte, beispielsweise die Begrenzungsabschnitte 360, 560, 760, 762 und/oder 960 verwendet werden, um die Abwinkelung der Gelenke zu begrenzen. Das heißt, die begrenzte Abwinkelung der Gelenke muss nicht auf die hier vorliegenden beispielhaften Anwendungen gerichtet sein.
Die Abschnitte 360, 560, 760, 960 erlauben einen erwünschten Abwinkelungsbetrag des Gelenks, wenn es installiert ist, während unerwünschte Abwinkelungswinkel, die zu Beschädigungen des Balgs führen, verhindert werden. Bei den dargestellten Ausführungsformen sind die Begrenzungsabschnitte 360, 560, 760, 762 aus einer Me talllegierung hergestellt, jedoch andere Werkstoffe, beispielsweise Hartpolyethylen (HDPE), können verwendet werden. Während die Begrenzungsabschnitte 360, 560, 760, 762, als an einer Welle befestigt hier dargestellt und beschrieben sind, können die Begrenzungsvorrichtungen relativ zu der Welle axial drehen, sich axial relativ zu der Welle bewegen oder sich in anderer Weise relativ zu der Welle bewegen. Ferner können die äußeren Flächen der Rollen 118, 318, 518, 718, 918, obwohl sie in verschiedenen Formen, beispielsweise zylindrisch, gewölbt und sphärisch dargestellt sind, irgend eine geeignete Form aufweisen und können die Radialbewegung der Zapfensterne 76, 276, 476, 676, 876, wie hier beschrieben, begrenzen, um mit den hier beschriebenen Begrenzungsvorrichtungen zusammenzuwirken.
Wie hier verwendet, beinhaltet die Abwinkelung eines Gelenks eine nicht axiale Drehung eines Abschnitts des Gelenks relativ zu einem weiteren Abschnitt des Gelenks. Im Allgemeinen beinhaltet dies eine nicht axiale Drehung, wie beispielsweise im Vergleich der 12 bis 13 sichtbar ist.
Die vorangehende Beschreibung wurde nur zur Darstellung und Beschreibung beispielhafter Ausführungsformen der Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung gemacht. Sie beabsichtigt nicht, vollständig zu sein oder die Erfindung auf irgend eine beschriebene spezifische Form zu begrenzen. Es ist für den Fachmann verständlich, dass verschiedene Abänderungen gemacht oder Äquivalente für Elemente ausgetauscht werden können, ohne vom dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Ferner können viele Verbesserungen gemacht werden, um eine bestimmte Situation oder einen Werkstoff an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von dem wesentlichen Umfang abzuweisen. Es ist daher beabsichtigt, dass die Erfindung nicht auf die spezifische Ausführungsform, die als beste Form zur Ausführung dieser Erfindung offenbart ist, begrenzt ist, sondern, dass die Erfindung alle in den Schutzumfang der Ansprüche fallenden Ausführungsformen umfasst. Die Erfindung kann anders als spezifisch erklärt und dargestellt, ausgeführt werden, ohne von dem Erfindungsgedanken oder Schutzumfang abzuweichen. Der Schutzumfang der Erfindung ist nur durch die folgenden Ansprüche eingegrenzt.
Zusammenfassung:
Eine Gelenkvorrichtung umfasst einen äußeren Gelenkabschnitt, der ein offenes Ende aufweist, eine äußere Gelenkachse und eine Außengelenkinnenfläche, die wenigstens teilweise eine inneren Kammer bildet. Die Gelenkvorrichtung umfasst ferner einen inneren Gelenkabschnitt, der einen Zapfenstern umfasst, der zwischen dem äußeren Gelenkabschnitt und einer Welle angeordnet ist, die sich durch das offene Ende erstreckt. Der Zapfenstern umfasst einen Zapfen. Der Zapfen ist wenigstens teilweise in der Kammer angeordnet. Die Welle bildet eine Wellenachse. Der innere Gelenkabschnitt umfasst eine Abwinkelungsbegrenzungsvorrichtung, die wahlweise die Abwinkelung der Welle relativ zu dem äußeren Gelenkabschnitt begrenzt, um einen Kontakt der Welle mit dem äußeren Gelenkabschnitt zu verhindern.

Claims

Gleichlaufdrehgelenk umfassend einen äußeren Gelenkabschnitt, der ein offenes Ende, eine äußere Gelenkachse und eine äußere Gelenkinnenfläche aufweist, die wenigstens teilweise eine innere Kammer bildet, und einen inneren Gelenkabschnitt, der einen in dem äußeren Gelenkabschnitt angeordneten Zapfenstern und eine Welle umfasst, die sich durch das offene Ende erstreckt, wobei der Zapfenstern einen Zapfen umfasst, der wenigstens teilweise in der Kammer angerodnet ist und die Welle eine Wellenachse bildet, und wobei der innere Gelenkabschnitt eine Begrenzungsvorrichtung für die Winkelbewegung umfasst, die wahlweise die Abwinkelung der Welle relativ zu dem äußeren Gelenkabschnitt begrenzt, um zu verhindern, dass die Welle das äußere Gelenk kontaktiert.
Gelenk gemäß Anspruch 1, wobei die Begrenzungsvorrichtung wahlweise verhindert, dass die Welle mit der äußeren Gelenkinnenfläche in Kontakt tritt.
Gelenk gemäß Anspruch 1, wobei die Begrenzungsvorrichtung eine Zapfenkrone ist, die wahlweise die Innenfläche des äußeren Gelenkabschnitts kontaktiert.
Gelenk gemäß Anspruch 1 ferner umfassend eine Balganordnung, die eine Balgbüchse und einen Balg umfasst, wobei die Balgbüchse ein Tulpenende, das mit dem äußeren Gelenkabschnitt verbunden ist, und ein gekrimptes Ende aufweist, das mit dem Balg verbunden ist, wobei der Balg eine Balgaußenfläche und ein Wellenende aufweist, das mit der Welle verbunden ist, und wobei die Abwinkelung der Welle relativ zu dem äußeren Gelenkabschnitt dazu führt, dass die Begrenzungsvorrichtung den äußeren Gelenkabschnitt kontaktiert, wodurch ein Kontakt zwischen der Balgaußenfläche und einer Balgbüchsenaußenfläche verhindert wird.
Gelenk gemäß Anspruch 4, wobei die Begrenzungsvorrichtung derart mit dem äußeren Gelenkabschnitt zusammenwirkt, dass der Balg nicht bindend zwischen die Balgbüchse und der Welle eingreift.
Gelenk gemäß Anspruch 1, wobei die Begrenzungsvorrichtung an der Welle befestigt ist.
Gelenk gemäß Anspruch 6, wobei die Begrenzungsvorrichtung eine Mehrzahl von Nocken umfasst, wobei wenigstens eine Nocke wahlweise mit einer Fläche der Kammer in Kontakt tritt, wodurch ermöglicht wird, dass die Begrenzungsvorrichtung die Abwinkelung der Welle relativ zu dem äußeren Gelenkabschnitt begrenzt.
Abwinkelbares Gelenk umfassend eine Tulpe, die ein offenes Ende, eine Tulpenachse und eine innere Tulpenfläche, die wenigstens teilweise eine innere Kammer bildet, aufweist und einen inneren Gelenkabschnitt, der einen in die Tulpe eingeführten Zapfenstern umfasst und eine Welle, die sich von dem Zapfenstern durch das offene Ende erstreckt, wobei der Zapfenstern einen Zapfen umfasst, der wenigstens teilweise in der Kammer angeordnet ist, und wobei die Welle eine Wellenachse bildet, wobei der innere Gelenkabschnitt eine Begrenzungsvorrichtung umfasst, die wahlweise die Abwinkelung der Welle relativ zu der Tulpe begrenzt, um zu verhindern, dass die Welle die Tulpe kontaktiert, eine Balganordnung, die eine Balgbüchse und einen Balg umfasst, wobei die Balgbüchse ein erstes Abdeckungsende, das mit der Tulpe verbunden ist, und ein zweites Abdeckungsende, das mit dem Balg verbunden ist, aufweist, und wobei der Balg eine Balgaußenfläche und ein Wellenende, das mit der Welle verbunden ist, aufweist, und wobei die wahlweise Abwinkelung der Welle relativ zu der Tulpe dazu führt, dass die Begrenzungsvorrichtung mit der Tulpe derart zusammenwirkt, dass der Balg nicht bindend zwischen die Balgbüchse und die Welle eingreift.
Gelenk gemäß Anspruch 8, wobei die Begrenzungsvorrichtung wahlweise verhindert, dass die Welle die Tulpeninnenfläche kontaktiert.
Gelenk gemäß Anspruch 8, wobei die Begrenzungsvorrichtung eine Zapfenkrone ist, die die Tulpeninnenfläche kontaktiert.
Gelenk gemäß Anspruch 8, wobei die Begrenzungsvorrichtung einen Kontakt zwischen einer Balgaußenfläche und einer Balgbüchsenaußenfläche verhindert.
Gelenk gemäß Anspruch 8, wobei die Begrenzungsvorrichtung einen Nocken umfasst und wobei der wahlweise Kontakt zwischen dem Nocken und einer Fläche der Kammer verhindert, dass ein Abschnitt der Balgbüchse einen Abschnitt des Balgs kontaktiert.
Gelenk gemäß Anspruch 8, wobei die Tulpe drei Kammern aufweist und der Zapfenstern einen im Allgemeinen zylindrischen Zapfen aufweist, der sich in jede Kammer hinein erstreckt, und wobei jeder Zapfen von einer Rolleneinheit umgeben ist, die einen Flächenabschnitt wenigstens einer der drei Kammern kontaktiert.
Gelenk gemäß Anspruch 8, wobei die Tulpeninnenfläche eine erste Innenfläche und eine zweite Innenfläche umfasst, wobei die erste Innenfläche im Allgemeinen einen ersten Kammerdurchmesser bildet, und die zweite Innenfläche im Allgemeinen einen zweiten Kammerdurchmesser bildet, und wobei der Kammerhauptdurchmesser größer als der Kammernebendurchmesser ist und wobei die Begrenzungsvorrichtung die erste Innenfläche oder die zweite Innenfläche kontaktiert.
Antriebswelle umfassend ein winkelbewegliches Gelenk, das eine erste Gelenkwelle mit einer zweiten Gelenkwelle verbindet, wobei das Gelenk einen äußeren Gelenkabschnitt und einen inneren Gelenkabschnitt umfasst, wobei der äußere Gelenkabschnitt ein offenes Ende, eine äußere Gelenkachse und eine Innenfläche des äußeren Gelenkabschnitts, die wenigstens einen Abschnitt einer inneren Kammer bildet, aufweist, und wobei der innere Gelenkabschnitt einen Zapfenstern, der in den äußeren Gelenkabschnitt eingeführt ist, und eine Welle umfasst, die sich durch das offene Ende hindurch erstreckt, wobei der Zapfenstern einen Zapfen umfasst, wobei der Zapfen wenigstens teilweise in der Kammer angeordnet ist und wobei die Welle eine Wellenachse bildet, und wobei der innere Gelenkabschnitt eine Begrenzungsvorrichtung für den Winkelbewegungsbereich umfasst, die wahlweise die Abwinkelung der Welle relativ zu dem äußeren Gelenkabschnitt begrenzt, um zu verhindern, dass die Welle das äußere Gelenk kontaktiert.
Antriebswelle gemäß Anspruch 15 ferner umfassend eine Balganordnung, die eine Balgbüchse und einen Balg umfasst, wobei die Balgbüchse ein erstes Abdeckungsende, das mit dem äußeren Gelenkabschnitt verbunden ist, und ein zweites Abdeckungsende aufweist, das mit dem Balg verbunden ist, wobei der Balg eine Balgaußenfläche und ein Wellenende aufweist, das mit der Welle verbunden ist, und wobei die Abwinkelung der Welle relativ zu dem äußeren Gelenkabschnitt dazu führt, dass die Begrenzungsvorrichtung den äußeren Gelenkabschnitt kontaktiert, wodurch ein Kontakt zwischen einer Balgaußenfläche und einer Balgbüchsenaußenfläche verhindert wird.
Antriebswelle gemäß Anspruch 15, wobei die Begrenzungsvorrichtung eine Zapfenkrone ist, die sich von dem Zapfen zu einer Fläche der Kammer erstreckt, und wobei die Zapfenkrone wahlweise einen Abschnitt der Fläche der Kammer kontaktiert, um die Abwinkelung der Welle relativ zu dem äußeren Gelenkabschnitt zu begrenzen.
Antriebswelle gemäß Anspruch 15, wobei die Begrenzungsvorrichtung wahlweise zwischen dem Zapfenstern und der ersten Gelenkwelle angeordnet ist.
Antriebswelle gemäß Anspruch 15, wobei die Begrenzungsvorrichtung wahlweise zwischen dem Zapfenstern und der zweiten Gelenkwelle angeordnet ist.