DE19938771C2 - Gelenkwelle mit Anpassung an eine bevorzugte Drehmomentübertragungsrichtung - Google Patents

Gelenkwelle mit Anpassung an eine bevorzugte Drehmomentübertragungsrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle mit zwei Gleichlaufku­ gelfestgelenken, einem diese verbindenden Wellenstück und einem in letzterem angeordneten Axialverschiebelement.
Gelenkwellen der eingangs genannten Art sind aus der DE 44 19 373 A1 bekannt. Hierbei liegen an beiden Gleichlaufkugelfestge­ lenken die Böden der Gelenkaußenteile entgegengesetzt zueinander zu den Enden der Gelenkwelle hin weisend und die Öffnungen der Gelenkaußenteile für den Anschluß der Gelenkinnenteile an der Zwischenwelle entgegengesetzt zueinander zur Mitte der Gelenk­ welle hin weisend. Die Öffnungswinkel zwischen Tangenten an die Kugeln in Berührpunkten mit den Paaren von ersten Kugelbahnen und zweiten Kugelbahnen in Längsschnitten durch das Gelenk sind an den beiden Gelenken in entgegengesetztem Öffnungssinn zu den Enden der Gelenkwelle hin geöffnet.
Gelenkwellen der genannten Art werden ganz überwiegend als Sei­ tenwellen im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen eingesetzt, wobei sie antriebsseitig mit dem Differentialgetriebe einer Achse und abtriebsseitig mit einer Radnabe eines Antriebsrades verbunden werden. Die Anordnung der beiden Gleichlaufkugelfest­ gelenke ist hierbei bisher stets symmetrisch und erfolgt in der Weise, daß die Gelenkaußenteile mit anschließenden Zapfen an den äußeren Enden sitzen. Diese Zapfen sind dann leicht in das Dif­ ferentialgetriebe bzw. eine Radnabe einsteckbar. Die Faltenbälge zur Abdichtung der offenen Ringräume der Gelenke, die bestimmte axiale Länge beanspruchen, kommen dabei zur Innenseite der Welle zu liegen, so daß die Gelenkmittelpunkte nahe an das Differenti­ algetriebe einerseits bzw. die Radnabe andererseits heranrücken können, so daß große effektive Wellenlängen zwischen den Ge­ lenkmittelpunkten der Gleichlaufkugelfestgelenke ausgeschöpft werden können. Während in gelenkten Vorderachsen die Lastkollek­ tive im Hinblick auf die Beugewinkel sehr unterschiedlich sind, da die innenliegenden Gelenke in den Seitenwellen nur Einfeder­ bewegungen ausgleichen, während die außenliegenden Gelenke in den Seitenwellen zusätzlich die Einlenkwinkel darstellen müssen, sind bei ungelenkten Hinterachsen die Lastkollektive an den innenliegenden Gelenken und an den außenliegenden Gelenken etwa gleich, da jeweils nur die Einfederbewegungen der Räder bei im wesentlichen unverändertem Radsturz ausgeglichen werden müssen. Ungeachtet dessen hat sich ergeben, daß die Lebensdauer der Gelenke in den Seitenwellen mit Nachteilen für die am Differen­ tial innenliegenden Gelenke deutlich ungleich ist.
Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, Gelenkwellen bereitzustellen, bei denen bei im wesent­ lichen übereinstimmenden Lastkollektiven für beide Gleichlauf­ kugelfestgelenke der Gelenkwelle sich möglichst angeglichene Lebensdauern beider Gelenke bei vergleichbarer Gelenkgröße ein­ stellen.
Die Lösung hierfür besteht in folgenden Merkmalen:
die Gleichlaufkugelfestgelenke weisen jeweils auf:
  • - ein glockenförmiges Gelenkaußenteil mit innenliegenden ersten Kugelbahnen,
  • - ein in diesem einliegendes nabenförmiges Gelenkinnenteil mit außenliegenden zweiten Kugelbahnen,
  • - in Paare aus ersten Kugelbahnen und zweiten Kugelbahnen eingreifende Kugeln,
  • - einen ringförmigen Kugelkäfig mit umfangsverteilten Käfig­ fenstern, in denen die Kugeln in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden;
Tangenten an die Kugeln in Berührpunkten mit den Paaren von ersten Kugelbahnen und zweiten Kugelbahnen in Längsschnitten durch die Gelenke bilden miteinander Öffnungswinkel zur Kugel­ bahnsteuerung der Kugeln;
die Öffnungswinkel der Paare von ersten Kugelbahnen und zweiten Kugelbahnen sind an beiden Gleichlaufkugelfestgelenken in gleichem Öffnungssinn geöffnet.
Es hat sich herausgestellt, daß die Beziehung des Öffnungswin­ kels der Paare von Kugelbahnen in Längsschnitten im Verhältnis zur Drehmomentübertragungsrichtung von Einfluß auf die Gelenk­ lebensdauer ist, so daß die Lebensdauer beider Gelenke der Ge­ lenkwelle angeglichen ist, wenn die Öffnungswinkel an beiden Gelenken miteinander in Übereinstimmung sind. Die größere Le­ bensdauer ergibt sich hierbei wenn Öffnungssinn des Öffnungs­ winkels und bevorzugte Drehmomentübertragungsrichtung zueinander entgegengesetzt liegen, so daß gemäß der Erfindung die Welle in diesem Sinne einzubauen ist, wenn eine bevorzugte Drehmoment­ übertragungsrichtung im Lastkollektiv vorherrscht, wie es im Antriebsstrang von Kraftfahrzeugen selbstverständlich der Fall ist.
Nach einer ersten bevorzugten Ausführung ist vorgesehen, daß die glockenförmigen Gelenkaußenteile im Verhältnis zu den nabenför­ migen Gelenkinnenteilen gleichsinnig ausgerichtet sind, wobei die Öffnungswinkel jeweils zum offenen Ende der glockenförmigen Gelenkaußenteile hin geöffnet sind.
Hierbei können beide Gleichlaufkugelfestgelenke, beispielsweise gemäß der DE-PS 11 26 199, insbesondere als hinterschnittfreies Gelenk nach der DE 22 52 827 C3 ausgeführt sein. Hierbei öffnet sich eines der Gelenke zum Wellenende hin, so daß möglichst kurz bauende Faltenbälge oder Rollbälge Verwendung finden sollten, um die effektive Wellenlänge zwischen den Gelenkmittelpunkten nicht zu verkürzen.
Nach einer zweiten Ausführung ist vorgesehen, daß die glocken­ förmigen Gelenkaußenteile im Verhältnis zu den nabenförmigen Gelenkinnenteilen symmetrisch zueinander, insbesondere zu den äußeren Enden der Gelenkwelle hin liegend angeordnet sind, wobei an einem der Gelenke der Öffnungswinkel sich zum geschlossenen Ende des glockenförmigen Gelenkaußenteils hin öffnet. Gelenke der hierbei erforderlichen Konstruktion sind beispielsweise aus der DE 25 22 670 C2 oder der DE 27 17 936 C3 bekannt.
Die Anschlußzapfen an den Gelenkaußenteilen können einstückig an diesen angeformt sein oder ein Anschlußzapfen kann einstückig mit einem Bodenteil eines Gelenkaußenteils hergestellt sein, das bei der Herstellung an einen äußeren Ringkörper des Gelenkaußen­ teils angeschweißt wird, insbesondere durch Reibschweißung. Dies bietet sich insbesondere dann an, wenn die Öffnungswinkel der Bahnen zum geschlossenen Ende, d. h. zum Boden des Gelenkaußen­ teils hin geöffnet sind. Die Anschlußzapfen an den Gelenkinnen­ teilen bzw. für die Gelenkinnenteile sind bevorzugt als Steck­ zapfen ausgebildet, die formschlüssig mit den nabenförmigen Gelenkinnenteilen verbunden werden.
Weiterhin ist vorzugsweise vorgesehen, daß die nach innen lie­ genden Anschlußzapfen der Gleichlaufkugelfestgelenke zum einen unmittelbar mit einem Innenzapfen des Axialverschiebeelementes und zum anderen unmittelbar mit einer Hülse des Axialverschie­ beelementes verschweißt sind. Hierbei kann insbesondere vor­ gesehen werden, daß ein Faltenbalg vorgesehen ist, der gleich­ zeitig die Ringöffnung eines der Gleichlauffestgelenke und die Ringöffnung des Axialverschiebeelementes überspannt und abdich­ tet, indem ein Bund des Faltenbalgs auf dem Gelenkaußenteil des Gleichlaufkugelfestgelenkes und der andere Bund des Faltenbalgs auf der Hülse des Axialverschiebelementes aufsitzt.
Die erfindungsgemäße Verwendung von Wellen nach den vorstehend genannten Merkmalen und Eigenschaften besteht darin, daß die Gleichlaufkugelfestgelenke so eingebaut sind, daß die Öffnungs­ winkel entgegengerichtet zu der bevorzugten Drehmomentübertra­ gungsrichtung geöffnet sind.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele von erfindungsgemäßen Gelenkwel­ len werden nachstehend im Vergleich mit einer Gelenkwelle nach dem Stand der Technik näher beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine erste Art einer erfindungsgemäßen Gelenk­ welle mit symmetrisch zueinander angeordneten Gelenk­ außenteilen und Gelenkinnenteilen;
Fig. 2 zeigt eine zweite Art einer erfindungsgemäßen Gelenk­ welle mit gleichsinnig angeordneten Gelenkinnenteilen und Gelenkaußenteilen in einer ersten Ausführung;
Fig. 3 zeigt eine zweite Art einer erfindungsgemäßen Gelenk­ welle mit gleichsinnig angeordneten Gelenkinnenteilen und Gelenkaußenteilen in einer zweiten Ausführung;
Fig. 4 zeigt eine zweite Art einer erfindungsgemäßen Gelenk­ welle mit gleichsinnig angeordneten Gelenkinnenteilen und Gelenkaußenteilen in einer dritten Ausführung;
Fig. 5 zeigt eine Gelenkwelle mit gleichsinnig zueinander angeordneten Gelenkinnenteilen und Gelenkaußenteilen nach dem Stand der Technik.
In Fig. 1 ist eine Gelenkwelle 11 im Längsschnitt gezeigt, die ein erstes Gleichlaufkugelfestgelenk 12 1, ein zweites Gleich­ laufkugelfestgelenk 13 und ein dieses verbindendes Wellenstück 14 erkennen läßt. Innerhalb des Wellenstücks 14 ist ein Axial­ verschiebestück 15 angeordnet, das Längenänderungen bei einer Änderung des Abstandes der Gelenkmittelpunkte M12 des ersten Gelenkes und M13 des zweiten Gelenkes zueinander ermöglicht. Das erste Gleichlaufkugelfestgelenk 12 weist ein glockenförmiges Gelenkaußenteil 16 1 mit einstückig daran angeformtem Anschlußzap­ fen 17 1 und ersten innenliegenden Kugelbahnen 18 1 auf; weiter ein Gelenkinnenteil 19 1 mit einem eingesteckten Wellenzapfen 20 1 und zweiten außenliegenden Kugelbahnen 21 1; weiter einen ringförmig zwischen diesen einliegenden Kugelkäfig 22, der in umfangsver­ teilten Käfigfenstern 23 die drehmomentübertragenden Kugeln 24 aufnimmt, die jeweils in Paare von ersten Kugelbahnen und zwei­ ten Kugelbahnen eingreifen. Die Paare von Kugelbahnen 18 1, 21 1 bilden miteinander Öffnungswinkel α12 im Längsschnitt, darge­ stellt durch die Tangenten an die Kugeln 24, die sich zum ge­ schlossenen Boden des Gelenkaußenteils 16 1 hin öffnen. Das zweite Gleichlaufkugelfestgelenk 13 umfaßt ein glockenförmiges Gelenk­ außenteil 26 mit einem einstückig daran angeformten Wellenzapfen 27 und ersten innenliegenden Kugelbahnen 28; weiter ein Gelen­ kinnenteil 29 mit einem eingesteckten Zapfen 30 und außenliegen­ den zweiten Kugelbahnen 31; weiter einen ringförmig zwischen diesen einliegenden Kugelkäfig 32, der in umfangsverteilten Käfigfenstern 33 die drehmomentübertragenden Kugeln 34 aufnimmt, die jeweils in Paare von ersten Kugelbahnen und zweiten Kugel­ bahnen eingreifen. Die Paare von Kugelbahnen 28, 31 bilden mit­ einander Öffnungswinkel α13 im Längsschnitt, dargestellt durch die Tangenten an die Kugeln 34, die sich zum offenen Ende des glockenförmigen Gelenkaußenteils 26 hin öffnen. Mit dem Zapfen 20 1 des ersten Gelenkes 12 ist ein Innenzapfen 36 des Verschie­ beelementes 15 verschweißt, der äußere Kugelrillen 37 aufweist. Der Innenzapfen 36 greift in ein Hülsenstück 38 ein, in dem innenliegenden Kugelrillen 39 vorgesehen sind. Jeweils in Paare der axial verlaufenden Kugelrillen 37, 39 sind eine Mehrzahl von Kugeln 40 eingesetzt, die von einem Kugelkäfig 41 mit gleich­ mäßigem Abstand zueinander gehalten werden. Auf das Ende des Innenzapfens 36 ist eine doppelwandige Verschlußkappe 42 aufge­ setzt, die sich im Hülsenstück 38 axial abstützt. Das Hülsen­ stück 38 ist mit dem Zapfen 30 des zweiten Gelenkes 13 ver­ schweißt. Ein erster Faltenbalg 43 1 sitzt zum einen auf dem Gelenkaußenteil 16 des ersten Gelenkes 12 1 und zum anderen auf der Hülse 38 des Axialverschiebestücks 15 auf und verschließt somit gemeinsam die offenen Ringräume des ersten Gelenks 12 1 und des Axialverschiebestücks 15. Ein zweiter Faltenbalg 44 sitzt zum einen auf dem Gelenkaußenteil 26 des zweiten Gelenks 13 und zum anderen auf dem Steckzapfen 30 desselben Gelenks auf und verschließt dessen offenen Ringraum. Die Öffnungswinkel α12, α13 beider Gelenke stimmen in ihrem Öffnungssinn erfindungsgemäß überein, wobei sie sich entgegen der durch den Pfeil 47 bezeich­ neten bevorzugten Drehmomentübertragungsrichtung öffnen. Hierbei ist die Anordnung der Gelenkinnenteile und der Gelenkaußenteile beider Gelenke zueinander symmetrisch, wobei die Gelenkaußentei­ le 16 1, 26 jeweils an der äußeren Enden der Gelenkwelle 11 lie­ gen, so daß der Anschlußzapfen 17 1 beispielsweise in ein Diffe­ rentialgetriebe und der Anschlußzapfen 27 in eine Radnabe ein­ steckbar ist.
In Fig. 2 ist eine Gelenkwelle 11 im Längsschnitt gezeigt, die ein erstes Gleichlaufdrehgelenk 12 2, ein zweites Gleichlauf­ drehgelenk 13 und ein dieses verbindendes Wellenstück 14 erken­ nen läßt. Innerhalb des Wellenstücks 14 ist ein Axialverschie­ bestück 15 angeordnet, das Längenänderungen bei einer Änderung des Abstandes der Gelenkmittelpunkte M12 des ersten Gelenkes und M13 des zweiten Gelenkes zueinander ermöglicht. Das erste Gleich­ laufkugelfestgelenk 12 2 weist ein glockenförmiges Gelenkaußenteil 16 2 mit einstückig daran angeformtem Anschlußzapfen 17 2 und er­ sten innenliegenden Kugelbahnen 18 2 auf, weiter ein Gelenkinnen­ teil 19 2 mit einem eingesteckten Wellenzapfen 20 und zweiten außenliegenden Kugelbahnen 21 2; weiter einen ringförmig zwischen diesen einliegenden Kugelkäfig 22, der in umfangsverteilten Käfigfenstern 23 die drehmomentübertragenden Kugeln 24 aufnimmt, die jeweils in Paare von ersten Kugelbahnen und zweiten Kugel­ bahnen eingreifen. Die Paare von Kugelbahnen 18 2, 21 2 bilden miteinander Öffnungswinkel α12 im Längsschnitt, dargestellt durch die Tangenten an die Kugeln 24, die sich zum offenen Ende des Gelenkaußenteils 16 2 hin öffnen. Das zweite Gleichlaufkugel­ festgelenk 13 umfaßt ein glockenförmiges Gelenkaußenteil 26 mit einem einstückig daran angeformten Wellenzapfen 27 und ersten innenliegenden Kugelbahnen 28; weiter ein Gelenkinnenteil 29 mit einem eingesteckten Zapfen 30 und außenliegenden zweiten Kugel­ bahnen 31; weiter einen ringförmig zwischen diesen einliegenden Kugelkäfig 32, der in umfangsverteilten Käfigfenstern 33 die drehmomentübertragenden Kugeln 34 aufnimmt, die jeweils in Paare von ersten Kugelbahnen und zweiten Kugelbahnen eingreifen. Die Paare von Kugelbahnen 28, 31 bilden miteinander Öffnungswinkel α13 im Längsschnitt, dargestellt durch die Tangenten an die Ku­ geln 34, die sich zum offenen Ende des glockenförmigen Gelenk­ außenteils 26 hin öffnen. Mit dem Zapfen 17 2 des ersten Gelenkes 12 2 ist ein Innenzapfen 36 des Axialverschiebeelementes 15 ver­ schweißt, der äußere Kugelrillen 37 aufweist. Der Innenzapfen 36 greift in ein Hülsenstück 38 ein, in dem innenliegenden Kugel­ rillen 39 vorgesehen sind. Jeweils in Paare der axial verlaufen­ den Kugelrillen 37, 39 sind eine Mehrzahl von Kugeln 40 einge­ setzt, die von einem Kugelkäfig 41 mit gleichmäßigem Abstand zueinander gehalten werden. Auf das Ende des Innenzapfens 36 ist eine doppelwandige Verschlußkappe 42 aufgesetzt, die sich im Hülsenstück 38 axial abstützt. Das Hülsenstück 38 ist mit dem Zapfen 30 des zweiten Gelenkes 13 verschweißt. Ein erster Fal­ tenbalg 43 sitzt zum einen auf dem Gelenkaußenteil 16 2 des ersten Gelenkes 12 2 und zum anderen auf dem Steckzapfen 20 2 auf und ver­ schließt somit den offenen Ringraum des ersten Gelenks 12 2. Ein zweiter Faltenbalg 44 sitzt zum einen auf dem Gelenkaußenteil 26 des zweiten Gelenks 13 und zum anderen auf dem Steckzapfen 30 desselben Gelenks auf und verschließt dessen offenen Ringraum. Ein dritter Faltenbalg 45 2 schließlich sitzt zum einen auf dem Zapfen 17 2 des ersten Gelenks 12 2 und zum anderen auf der Hülse 38 des Schiebestücks 15 auf und verschließt den Ringraum 22 des Verschiebestücks 15. Die Öffnungswinkel α12, α13 beider Gelenke stimmen in ihrem Öffnungssinn erfindungsgemäß überein, wobei sie sich entgegen der durch den Pfeil 47 angedeuteten Richtung des bevorzugten Drehmomentflusses öffnen. Hierbei ist die Anordnung der Gelenkinnenteile und der Gelenkaußenteile beider Gelenke zueinander gleichsinnig, so daß der Steckzapfen 20 beispiels­ weise in ein Differentialgetriebe und der Anschlußzapfen 27 in eine Radnabe einsteckbar ist.
In den Fig. 3 und 4 ist jeweils ist eine Gelenkwelle 11 im Längsschnitt gezeigt, die ein erstes Gleichlaufdrehgelenk 12 3, ein zweites Gleichlaufdrehgelenk 13 und ein dieses verbindendes Wellenstück 14 erkennen läßt. Innerhalb des Wellenstücks 14 ist ein Axialverschiebestück 15 angeordnet, das Längenänderungen bei einer Änderung des Abstandes der Gelenkmittelpunkte M12 des er­ sten Gelenkes und M13 des zweiten Gelenkes zueinander ermöglicht. Das erste Gleichlaufkugelfestgelenk 12 3 weist ein glockenförmiges Gelenkaußenteil 16 3 mit ersten innenliegenden Kugelbahnen 18 3 auf, weiter ein Gelenkinnenteil 19 3 mit einem eingesteckten Wellenzapfen 20 und zweiten außenliegenden Kugelbahnen 21 3; weiter einen ringförmig zwischen diesen einliegenden Kugelkäfig 22, der in umfangsverteilten Käfigfenstern 23 die drehmoment­ übertragenden Kugeln 24 aufnimmt, die jeweils in Paare von er­ sten Kugelbahnen und zweiten Kugelbahnen eingreifen. Die Paare von Kugelbahnen 18 3, 21 3 bilden miteinander Öffnungswinkel α12 im Längsschnitt, dargestellt durch die Tangenten an die Kugeln 24, die sich zum offenen Ende des Gelenkaußenteils 16 3 hin öffnen. Das zweite Gleichlauffestgelenk 13 umfaßt ein glockenförmiges Gelenkaußenteil 26 mit einem einstückig daran angeformten Wel­ lenzapfen 27 und ersten innenliegenden Kugelbahnen 28; weiter ein Gelenkinnenteil 29 mit einem eingesteckten Zapfen 30 und außenliegenden zweiten Kugelbahnen 31; weiter einen ringförmig zwischen diesen einliegenden Kugelkäfig 32, der in umfangsver­ teilten Käfigfenstern 33 die drehmomentübertragenden Kugeln 34 aufnimmt, die jeweils in Paare von ersten Kugelbahnen und zwei­ ten Kugelbahnen eingreifen. Die Paare von Kugelbahnen 28, 31 bilden miteinander Öffnungswinkel α13 im Längsschnitt, darge­ stellt durch die Tangenten an die Kugeln 34, die sich zum offe­ nen Ende des glockenförmigen Gelenkaußenteils 26 hin öffnen. Mit dem Zapfen 30 des zweiten Gelenkes 13 ist ein Innenzapfen 36 des Verschiebestückes 15 vergeschweißt, der äußere Kugelrillen 37 aufweist. Der Innenzapfen 36 greift in ein Hülsenstück 38 ein, in dem innenliegenden Kugelrillen 39 vorgesehen sind. Das Hül­ senstück 38 ist unmittelbar mit dem Gelenkaußenteil 16 3 des ersten Gleichlaufgelenkes 12 3 verschweißt. Jeweils in Paare der axial verlaufenden Kugelrillen 37, 39 sind eine Mehrzahl von Kugeln 40 eingesetzt, die von einem Kugelkäfig 41 mit gleich­ mäßigem Abstand zueinander gehalten werden. Auf das Ende des Innenzapfens 36 ist eine doppelwandige Verschlußkappe 42 aufge­ setzt, die das Gleichlaufdrehgelenk 12 verschließt.
Die Öffnungswinkel α12, α13 beider Gelenke stimmen in ihrem Öff­ nungssinn erfindungsgemäß überein, wobei sie sich entgegen der durch den Pfeil 47 angedeuteten Richtung des bevorzugten Drehmo­ mentflusses öffnen. Hierbei ist die Anordnung der Gelenkinnen­ teile und der Gelenkaußenteile beider Gelenke zueinander gleich­ sinnig, so daß der Steckzapfen 20 beispielsweise in ein Diffe­ rentialgetriebe und der Anschlußzapfen 27 in eine Radnabe ein­ steckbar ist. In Fig. 3 sitzt ein erster Faltenbalg 43 zum einen auf dem Gelenkaußenteil 16 3 des ersten Gelenkes 12 3 und zum anderen auf dem Steckzapfen 20 auf und verschließt somit den offenen Ringraum des ersten Gelenks 12. Ein zweiter Faltenbalg 44 sitzt zum einen auf dem Gelenkaußenteil des zweiten Gelenks 13 und zum anderen auf dem Steckzapfen 30 desselben Gelenks auf und verschließt dessen offenen Ringraum. Ein dritter Faltenbalg 45 schließlich sitzt zum einen auf dem Zapfen 17 2 des ersten Gelenks 12 und zum anderen auf der Hülse 38 des Schiebestücks 15 auf und verschließt den Ringraum 22 des Verschiebestücks 15. In Fig. 4 sind die Faltenbälge 44 4 und 45 4 durch einen gemeinsamen Mittelabschnitt 46 verbunden, der auf dem Zapfen 30 festgelegt ist.
In Fig. 5 ist eine Gelenkwelle 11 im Längsschnitt gezeigt, die ein erstes Gleichlaufkugelfestgelenk 12 5, ein zweites Gleich­ laufkugelfestgelenk 13 und ein dieses verbindendes Wellenstück 14 erkennen läßt. Innerhalb des Wellenstücks 14 ist ein Axial­ verschiebestück 15 angeordnet, das Längenänderungen bei einer Änderung des Abstandes der Gelenkmittelpunkte M12 des ersten Gelenkes und M13 des zweiten Gelenkes zueinander ermöglicht. Das erste Gleichlaufkugelfestgelenk 12 5 weist ein glockenförmiges Gelenkaußenteil 16 5 mit einstückig daran angeformtem Anschlußzap­ fen 17 5 und ersten innenliegenden Kugelbahnen 18 5 auf; weiter ein Gelenkinnenteil 19 5 mit einem eingesteckten Wellenzapfen 20 5 und zweiten außenliegenden Kugelbahnen 21 5; weiter einen ringförmig zwischen diesen einliegenden Kugelkäfig 22, der in umfangsver­ teilten Käfigfenstern 23 die drehmomentübertragenden Kugeln 24 aufnimmt, die jeweils in Paare von ersten Kugelbahnen und zwei­ ten Kugelbahnen eingreifen. Die Paare von Kugelbahnen 18 5, 21 5 bilden miteinander Öffnungswinkel α12 im Längsschnitt, darge­ stellt durch die Tangenten an die Kugeln, die sich zum an der Welle innenliegenden offenen Ende des Gelenkaußenteils 16 hin öffnen. Das zweite Gleichlaufkugelfestgelenk 13 umfaßt ein gloc­ kenförmiges Gelenkaußenteil 26 mit einem einstückig daran ange­ formten Wellenzapfen 27 und ersten innenliegenden Kugelbahnen 28; weiter ein Gelenkinnenteil 29 mit einem eingesteckten Zapfen 30 und außenliegenden zweiten Kugelbahnen 31; weiter einen ringförmig zwischen diesen einliegenden Kugelkäfig 32, der in umfangsverteilten Käfigfenstern 33 die drehmomentübertragenden Kugeln 34 aufnimmt, die jeweils in Paare von ersten Kugelbahnen und zweiten Kugelbahnen eingreifen. Die Paare von Kugelbahnen 28, 31 bilden miteinander Öffnungswinkel α13 im Längsschnitt, dargestellt durch die Tangenten an die Kugeln, die sich zum an der Welle innenliegenden offenen Ende des glockenförmigen Ge­ lenkaußenteils 26 hin öffnen. Mit dem Zapfen 20 5 des ersten Gelenkes 12 ist ein Innenzapfen 36 des Axialverschiebeelementes 15 verschweißt, der äußere Kugelrillen 37 aufweist. Der Innen­ zapfen 36 greift in ein Hülsenstück 38 ein, in dem innenliegen­ den Kugelrillen 39 vorgesehen sind. Jeweils in Paare der axial verlaufenden Kugelrillen 37, 39 sind eine Mehrzahl von Kugeln 40 eingesetzt, die von einem Kugelkäfig 41 mit gleichmäßigem Ab­ stand zueinander gehalten werden. Auf das Ende des Innenzapfens 36 ist eine doppelwandige Verschlußkappe 42 aufgesetzt, die sich im Hülsenstück 38 axial abstützt. Das Hülsenstück 38 ist mit dem Zapfen 30 des zweiten Gelenkes 13 verschweißt. Ein erster Fal­ tenbalg 43 5 sitzt zum einen auf dem Gelenkaußenteil 16 des ersten Gelenkes 12 und zum anderen auf der Hülse 38 des Axialverschie­ bestücks 15 auf und verschließt somit gemeinsam die offenen Ringräume des ersten Gelenks 12 und des Axialverschiebestücks 15. Ein zweiter Faltenbalg 44 sitzt zum einen auf dem Gelenk­ außenteil 26 des zweiten Gelenks 13 und zum anderen auf dem Steckzapfen 30 desselben Gelenks auf und verschließt dessen offenen Ringraum. Die Öffnungswinkel α12, α13 beider Gelenke liegen in ihrem Öffnungssinn symmetrisch zueinander, wobei sie sich verschieden voneinander entgegen zu der durch den Pfeil 47 angedeuteten Richtung des bevorzugten Drehmomentflusses öffnen. Hierbei ist die Anordnung der Gelenkinnenteile und der Gelenk­ außenteile beider Gelenke zueinander symmetrisch, wobei die Gelenkaußenteile jeweils an der äußeren Enden der Gelenkwelle 11 liegen, so daß der Anschlußzapfen 17 5 beispielsweise in ein Differentialgetriebe und der Anschlußzapfen 27 in eine Radnabe einsteckbar ist.
In allen gezeigten Ausführungen sind die Kugelbahnen in einer Richtung betrachtet hinterschnittfrei, wobei die Mittellinien der Kugelbahnen beispielsweise durch Kreisbögen gebildet werden, deren Mittelpunkte um gleiche Beträge in entgegengesetzter Rich­ tung axial gegenüber dem Gelenkmittelpunkt versetzt sind. Andere Formen der Kugelbahnen mit beispielsweise aus verschiedenen Kurvenabschnitten zusammengesetzten Mittellinien sind ebensogut für die Erfindung einzusetzen.
Bezugszeichenliste
11
Gelenkwelle
12
Gelenk
13
Gelenk
14
Wellenstück
15
Verschiebeelement
16
Gelenkaußenteil
17
Zapfen
18
erste Kugelbahn
19
Gelenkinnenteil
20
Zapfen
21
zweite Kugelbahn
22
Käfig
23
Käfigfenster
24
Kugeln
25
26
Gelenkaußenteil
27
Zapfen
28
erste Kugelbahn
29
Gelenkinnenteil
30
Zapfen
31
zweite Kugelbahn
32
Käfig
33
Käfigfenster
34
Kugeln
35
36
Zapfen
37
Kugelrille
38
Hülse
39
Kugelrille
40
Kugel
41
Kugelkäfig
42
Verschlußkappe
43
Faltenbalg
44
Faltenbalg
45
Faltenbalg

Claims (9)

1. Gelenkwelle (11) mit zwei Gleichlaufkugelfestgelenken (12, 13), einem diese verbindenden Wellenstück (14) und einem in letzterem angeordneten Axialverschiebstück (15);
die Gleichlaufkugelfestgelenke (12, 13) weisen jeweils auf;
  • - ein glockenförmiges Gelenkaußenteil (16, 26) mit in­ nenliegenden ersten Kugelbahnen (18, 28),
  • - ein in diesem einliegendes nabenförmiges Gelenkinnen­ teil (19, 29) mit außenliegenden zweiten Kugelbahnen (21, 31),
  • - in Paare aus ersten Kugelbahnen (18, 28) und zweiten Kugelbahnen (21, 31) eingreifende Kugeln (24, 34),
  • - einen ringförmigen Kugelkäfig (22, 32) mit umfangs­ verteilten Käfigfenstern (23, 33), in denen die Kugeln (24, 34) in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden;
Tangenten an die Kugeln (24, 34) in Berührpunkten mit den Paaren von ersten Kugelbahnen (18, 28) und zweiten Kugel­ bahnen (21, 31) bilden in Längsschnitten durch die Gelenke miteinander Öffnungswinkel (α12, α13);
die Öffnungswinkel (α12, α13) der Paare von ersten Kugelbah­ nen (18, 28) und zweiten Kugelbahnen (21, 31) sind an bei­ den Gleichlaufkugelfestgelenken (12, 13) in gleichem Öff­ nungssinn geöffnet.
2. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glockenförmigen Gelenkaußenteile (16, 26) mit ihrer Öffnung (25, 35) für den Anschluß der nabenförmigen Gelenkinnenteile (19, 29) gleichsinnig ausgerichtet sind, wobei die Öffnungswinkel (α12, α13) jeweils zum offenen Ende (25, 35) der glockenförmigen Gelenkaußenteile (16, 26) hin geöffnet sind.
3. Gelenkwelle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die glockenförmigen Gelenkaußenteile (16, 26) mit ihrer Öffnung (25, 35) für den Anschluß der nabenförmigen Gelenkinnenteile (19, 29) entgegengesetzt zueinander angeordnet sind, wobei an einem der Gelenke (12) der Öffnungswinkel (α12) zum ge­ schlossenen Ende des glockenförmigen Gelenkaußenteils (16) hin geöffnet ist.
4. Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß erste Anschlußzapfen (17, 27) an den Gelenkaußenteilen (16, 26) einstückig angeformt sind.
5. Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Anschlußzapfen einstückig mit einem Boden eines Gelenkaußenteils verbunden und dieser an einen Außen­ ring des Gelenkaußenteils angeschweißt ist.
6. Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zweite Anschlußzapfen (20, 30) in die Gelenkinnenteile (19, 29) eingesteckt sind.
7. Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die nach innen liegenden Anschlußzapfen der Gleich­ laufkugelfestgelenke (12, 13) zum einen unmittelbar mit einem Innenzapfen (36) des Axialverschiebeelementes (15) und zum anderen unmittelbar mit einer Hülse (38) des Axial­ verschiebeelementes (15) verschweißt sind.
8. Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Faltenbalg (36) vorgesehen ist, der gleichzeitig die Ringöffnung eines der Gleichlaufkugelfestgelenke (12) und die Ringöffnung des Verschiebeelementes (15) überspannt und abdichtet, indem ein Bund des Faltenbalgs (43) auf dem Gelenkaußenteil (16) des Gleichlaufkugelfestgelenkes (12) und der andere Bund des Faltenbalgs (43) auf der Hülse (38) des Axialverschiebelementes (15) aufsitzt.
9. Verwendung einer Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 1 bis 8 in einem Antriebsstrang mit bevorzugter Drehmomentüber­ tragungsrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleichlaufkugelfestgelenke (12, 13) so eingebaut sind, daß die Öffnungswinkel (α12, α13) in entgegengesetztem Öffnungssinn zu der bevorzugten Drehmomentübertragungs­ richtung geöffnet sind.
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