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Die
Erfindung betrifft eine Längsverschiebeeinheit
zur Drehmomentübertragung
in einer Wellenanordnung, die eine Profilhülse mit umfangsverteilten längsverlaufenden
ersten Kugelrillen und eine Profilnabe mit umfangsverteilten längsverlaufenden
zweiten Kugelrillen umfaßt,
wobei die Profilnabe mit einem der Profilhülse zugewandten Ende in diese
hineingreift. In Paaren von ersten und zweiten Kugelrillen sind
jeweils gruppenweise Kugeln angeordnet, deren axiale Lage relativ
zueinander durch einen Kugelkäfig
fixiert wird, der radial zwischen Profilhülse und Profilnabe angeordnet
ist. Der Kugelkäfig
ist relativ zur Profilnabe oder zur Profilhülse zwischen zueinander beabstandeten
Axialanschlägen
verschiebbar.
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Bei
der relativen Längsverschiebung
zwischen Profilhülse
und Profilnabe rollen die Kugeln in den ersten beziehungsweise äußeren Rillen
und in den zweiten beziehungsweise inneren Kugelrillen im wesentlichen
gleitreibungsfrei, so daß die
Kugeln und damit der Kugelkäfig
insgesamt jeweils den halben Verschiebeweg zwischen Profilhülse und
Profilnabe zurücklegen.
Somit ermöglicht
die Längsverschiebeeinheit
eine reibungsarme Längenänderung der
Wellenanordnung.
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Die
Begrenzung des Verschiebewegs des Kugelkäfigs durch die zueinander beanstandeten Axialanschläge ist notwendig,
um ein Herauslaufen des Kugelkäfigs
aus den Kugelrillen zu vermeiden. Auch wenn ein derartiges Hinauslaufen
des Kugelkäfigs
aufgrund eines die Kugelrillen begrenzenden Kugelrillenauslaufs
nicht möglich
ist, ist ein Axialanschlag vorzusehen, damit die Kugeln des Kugelkäfigs nicht
an den Kugelrillenauslauf auflaufen, was eine Selbsthemmung zur
Folge haben kann.
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Aus
der
DE 199 11 111
C1 ist bekannt, an einem der Profilnabe zugewandten Ende
der Profilhülse
eine erste Ringnut und davon in axialer Richtung beabstandet eine
zweite Ringnut in die Profilhülse einzuarbeiten,
in die jeweils ein Sicherungsring eingesetzt ist, wodurch zwei Axialanschläge für den zwischen
den Ringnuten verschiebbaren Kugelkäfig vorgegeben sind.
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Aus
der
DE 102 33 758
A1 ist bekannt, neben dem Sicherungsring an dem der Profilnabe
zugewandten Ende der Profilhülse
einen hülsenförmigen Anschlagkörper als
zweiten Anschlag für
den Kugelkäfig
vorzusehen, wobei der Anschlagkörper
in radialer Richtung gesehen zwischen Profilhülse und Profilnabe angeordnet
ist. Zur Montage muß der
Anschlagkörper
in die Profilhülse
eingeschoben werden. Er greift dabei formschlüssig in die Kugelrillen ein
und stützt
sich mit einem Stirnende an einem Konusbereich der Profilhülse ab,
während
das andere Stirnende als Anschlagfläche für den Kugelkäfig dient.
Die Fertigung solch eines Anschlagkörpers ist aufwendig, da er
ein zu den Kugelrillen korrespondierendes Querschnittsprofil aufweist.
Zudem kann der Anschlagkörper
nur in bestimmten Drehwinkellagen in die Hülse eingeführt werden, da er ansonsten
nicht in die längsverlaufenden
Kugelrillen eingreifen kann.
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Auch
ist es bekannt, Sicherungsringe in Ringnuten in die Profilnabe einzusetzen,
wobei die Ringnuten, wie schon bei den oben beschriebenen Profilhülsen, im
Bereich der Kugelrillen beziehungsweise im Bereich der Kugelrillenausläufe angeordnet sind.
Dies führt
bei der Fertigung der Ringnuten mittels einer Drehoperation zu einem
unterbrochenen Schnitt, durch den die Werkzeuge einem erhöhten Verschleiß ausgesetzt
sind. Zudem sind die Bauteile vor dem Einbringen der Ringnuten zweckmäßigerweise
zu härten,
um eine Gratbildung im Bereich der Kugelrillen zu vermeiden. Dies
jedoch führt
zu einer weiteren Erhöhung
des Werkzeugverschleißes,
wodurch die Standzeiten weiter reduziert und damit die Fertigungskosten
erhöht
werden.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Längsverschiebeeinheit
bereitzustellen, bei der der Verschiebeweg des Kugelkäfigs begrenzt ist
und die einfach und kostengünstig
hergestellt werden kann.
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Die
Aufgabe wird durch eine Längsverschiebeeinheit
zur Drehmomentübertragung
in einer Wellenanordnung gelöst,
umfassend eine Profilhülse
mit umfangsverteilten längsverlaufenden
ersten Kugelrillen; eine Profilnabe, die einen ersten Abschnitt
mit umfangsverteilten längsverlaufenden
zweiten Kugelrillen mit Kugelrillenausläufen sowie einen sich hieran
axial anschließenden
zweiten Abschnitt aufweist; Kugeln, die in Paaren von ersten Kugelrillen und
zweiten Kugelrillen jeweils gruppenweise angeordnet sind; und einen
Kugelkäfig,
der radial zwischen der Profilhülse
und der Profilnabe angeordnet ist und die Kugeln in ihrer axialen
Lage relativ zueinander fixiert, wobei der Kugelkäfig zwischen
zueinander beabstandeten Axialanschlägen relativ zur Profilnabe
verschiebbar ist, wobei eine Anschlaghülse auf der Profilnabe angeordnet
ist, die gegen die Profilnabe oder ein mit dieser verbundenes Bauteil
anlaufen kann und den Verschiebeweg des Kugelkäfigs in Richtung zum zweiten
Abschnitt begrenzt.
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Durch
die Anordnung der Anschlaghülse
auf der Profilnabe kann eine Ringnut axial benachbart zu den Kugelrillenausläufen im
zweiten Abschnitt der Profilnabe im durchgehenden Schnitt eingebracht werden.
So wird der Werkzeugverschleiß reduziert. Auf
der Profilnabe bedeutet in diesem Zusammenhang, daß die Anschlaghülse koaxial
zur Profilnabe angeordnet ist. Dabei ist vorzugsweise ein Radialspalt
zwischen der Anschlaghülse
und der Profilnabe ausgebildet. Die Anschlaghülse kann aber auch mit Übermaßpassung
auf die Profilnabe aufgeschoben sein, wobei diese Lösung bei
separat ausgebildeter Anschlaghülse
zu bevorzugen wäre.
Durch die erfindungsgemäße Lösung erfüllt die
Anschlaghülse
die Aufgabe, die auf den Kugelkäfig
wirkenden Axialkräfte
aufzunehmen und diese Axialkräfte
mittels einer geeigneten Axialabstützung für die Anschlaghülse in einen
von dem Kugelkäfig
beabstandeten Bereich der Profilnabe zu leiten. Diese Axialabstützung liegt axial
benachbart zu den Kugelrillenausläufen im zweiten Abschnitt der
Profilnabe, der vorzugsweise zylindrisch gestaltet ist. So können Nuten
im durchgehenden Schnitt vorgenommen werden, was sich günstig auf
den Werkzeugverschleiß auswirkt.
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Vorzugsweise
weist die Anschlaghülse
einen Innendurchmesser auf, der größer ist als ein größter Außendurchmesser
des ersten Abschnitts der Profilnabe. Somit ist der Durchmesser
der Innenbohrung größer als
ein Außendurchmesser
der Kugelril len der Profilnabe, wodurch sich die Anschlaghülse einfach über den
ersten Abschnitt der Profilnabe schieben läßt, ohne daß dabei auf eine richtige Drehwinkellage zwischen
Anschlaghülse
und Profilnabe geachtet werden muß.
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In
einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist
die Anschlaghülse
einen Außendurchmesser auf,
der kleiner ist als ein kleinster Innendurchmesser der Profilhülse im Bereich
der Kugelrillen. Somit kann bei zentrierter Lage der Anschlaghülse ausgeschlossen
werden, daß bei
der Montage oder im Einsatz der Längsverschiebeeinheit die Profilnabe
in axialer Richtung gegen die Anschlaghülse stößt.
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Vorzugsweise
ist das mit der Profilnabe verbundene Bauteil in Form einer Kugelnabe
eines Festgelenks gestaltet, das an dem der Profilhülse abgewandtem
Ende der Profilnabe befestigt ist. Dies reduziert die Kosten für die Herstellung
der Profilnabe, da keine gesonderten Maßnahmen durchgeführt werden
müssen,
eine Axialabstützung
der Anschlaghülse
an der Profilnabe vorzusehen.
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Nach
einer weiteren Konkretisierung ist die Länge der Anschlaghülse derart
gewählt,
daß die dem
zweiten Ende zugewandten Kugeln in der Endposition des Kugelkäfigs jeweils
axial beabstandet zum Kugelrillenauslauf angeordnet sind. So wird
verhindert, daß die
Kugeln auf die Kugelrillenausläufe auflaufen,
wodurch Selbsthemmung eintreten könnte. Die Kugelrillen erstrecken
sich nur über
einen Teil der Profilnabe, wodurch im Vergleich zu einer Profilnabe,
deren Kugelrillen sich über
die gesamte Länge erstrecken,
die Fertigung der Kugelrillen aufgrund der geringeren Länge bei
einer spanenden Formgebung preisgünstiger gestalten läßt.
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Die
Anschlaghülse
kann gegen einen Sicherungsring anlaufen, der in einer Ringnut der
Profilnabe einsitzt, wobei die Ringnut axial benachbart zu dem Kugelrillenauslauf
der Profilnabe angeordnet ist. Der Vorteil einer derart eingebrachten
Ringnut besteht darin, daß bei
deren Fertigung kein unterbrochener Schnitt vorliegt, so daß im Vergleich
zu einer Fertigung der Ringnut im Kugelrillenbereich die Werkzeugstandzeit
erhöht
wird. Außerdem
ist die Länge
der Anschlaghülse
unabhängig
vom Abstand zwischen dem Kugelrillenauslauf und dem Anschlußbauteil.
Somit kann eine baugleiche Anschlaghülse bei Längsverschiebeeinheiten mit
unterschiedlichen Festge lenken eingesetzt werden. Das Ausführungsbeispiel,
bei dem die Anschlaghülse
unmittelbar an der Kugelnabe abgestützt ist, hat dagegen den Vorteil,
daß kein
Sicherungsring erforderlich ist.
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In
einen anderen bevorzugten Ausführungsbeispiel
kann die Anschlaghülse
gegen einen Ringbund der Profilnabe anlaufen, der axial benachbart zu
dem Kugelrillenauuslauf der Profilnabe angeordnet ist. Die Fertigung
eines Anschlags erfolgt zweckmäßig durch
eine Drehoperation an dem Ringbund, durch die im Vergleich zum Ausführungsbeispiel
mit dem Sicherungsring das Einbringen der Ringnut wegfällt. Darüber hinaus
wird der Sicherungsring eingespart. Außerdem ist die Länge der
Anschlaghülse unabhängig von
dem Abstand zwischen Kugelrillenauslauf und dem Anschlußbauteil,
beispielsweise der Kugelnabe eines Gleichlaufgelenks.
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Vorzugsweise
ist die Anschlaghülse
einstückig
an dem Kugelkäfig
angeformt. Dies reduziert die Anzahl der Einzelteile und bannt die
Gefahr, daß bei der
Montage der Längsverschiebeeinheit
das Aufbringen der Anschlaghülse
auf die Profilnabe vergessen wird. Nach einer alternativen Ausführungsform kann
die Anschlaghülse
auch separat ausgebildet sein. Dies bietet den Vorteil einer leichten
Anpaßbarkeit
an unterschiedliche Einbausituationen, ohne daß die Gestalt des Kugelkäfigs verändert werden
muß.
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Die
Anschlaghülse
ist vorzugsweise aus Kunststoff oder Metall. Bei der Auswahl des
Materials sowie bei der Dimensionierung der Anschlaghülse ist zu
beachten, daß die
Anschlaghülse
die auftretenden Montage- und Gleitverschiebekräfte sicher aufnehmen kann.
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Anhand
der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispielen wird die Erfindung
näher beschrieben.
Es zeigen
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1 eine
Längsverschiebeeinheit
in einer ersten Ausführung;
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2 eine
Längsverschiebeeinheit
in zweiten Ausführung;
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3 eine
Längsverschiebeeinheit
in dritten Ausführung;
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4 eine
Längsverschiebeeinheit
in einer vierten Ausführung;
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Die 1 bis 4 zeigen
jeweils eine Längsverschiebeeinheit 24 im
Längsschnitt
mit einer Profilhülse 25,
in die eine Profilnabe 1 mit einem der Profilhülse 25 zugewandten
Ende 2 eingesteckt ist. Die Profilnabe 1 weist
ein der Profilhülse 25 abgewandtes
Ende 3 auf, an dem eine Kugelnabe 4 eines hier
nicht weiter dargestellten Gleichlaufdrehgelenks befestigt ist.
Die Profilhülse 25 hat
längsverlaufende parallele
erste Kugelrillen 26 auf ihrer Innenseite. In übereinstimmender
Umfangsposition mit den ersten Kugelrillen 26 hat die Profilnabe 1 in
einem ersten Abschnitt 5 längsverlaufende zweite Kugelrillen 6. Eine
Kugelrille 6 erstreckt sich dabei von dem der Profilhülse 25 zugewandten
Ende 2 der Profilnabe 1 bis zu einem Kugelrillenauslauf 7.
Dem ersten Abschnitt 5 schließt sich ein zweiter Abschnitt 8 der
Profilnabe 1 an, in denn keine Kugelrillen eingearbeitet sind
und der einen Ringbund 9 aufweist.
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Ein
Kugelkäfig 10 mit
Kugeln 11 sitzt auf der Profilnabe 1. Der Kugelkäfig 10 fixiert
die Kugeln 11 in ihrer relativen Lage zueinander. Die Kugeln 11 laufen
dabei in Gruppen, hier jeweils fünf
Kugeln, in den jeweiligen Kugelrillen 6, wenn der Kugelkäfig 10 in Längsrichtung
der Profilnabe 1 verschoben wird. Eine Verschiebung des
Kugelkäfigs 10 relativ
zur Profilnabe 1 stellt sich ein, wenn bei einer fertig
montierten Längsverschiebeeinheit 24 Profilnabe 1 und Profilhülse 25 relativ
zueinander axial verschoben werden und sich dabei die Kugeln 11 in
den Kugelrillen 6 der Profilnabe 1 und in den
gegenüberliegenden
Kugelrillen 26 der Profilhülse 25 abrollen.
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Der
mögliche
Verschiebeweg des Kugelkäfigs 10 relativ
zur Profilnabe 1 wird einerseits begrenzt durch einen Sicherungsring 27,
der in eine Ringnut 12 am Ende 2 der Profilnabe 1 eingesetzt
ist und gegen den der Kugelkäfig 10 anlaufen
kann. Andererseits wird der Verschiebeweg des Kugelkäfigs 10 begrenzt
durch eine Anschlaghülse 13a,
die zwischen dem Kugelkäfig 10 und
der Kugelnabe 4 angeordnet ist. Die Anschlaghülse 13a stützt sich
dabei mit einem ersten Stirnende 14 an der Kugelnabe 4 ab,
während
an einem zweiten Stirnende 15 der Anschlaghülse 13a der
Kugelkäfig 10 plan
anliegt. Die Anschlaghülse 13a verhindert
somit, daß sich
der Ku gelkäfig 10 aus
seiner in 1 gezeigten Lage weiter in Richtung
des Endes 3 der Profilnabe 1 bewegt, wodurch ausgeschlossen
wird, daß die
gelenkseitigen Kugeln 11 des Kugelkäfigs in den Kugelrillenauslauf 7 laufen.
Der Verschiebeweg des Kugelkäfigs 10 relativ
zur Profilhülse 25 wird
gelenkseitig durch einen hier nicht dargestellten Sicherungsring
begrenzt, der in eine Ringnut 28 am Ende der Profilhülse 25 eingesetzt
wird und als Auszugsicherung beim Transport dient. Gegen den Sicherungsring
können
die gelenkseitigen Kugeln 11 anlaufen, so daß ein Herausgleiten
der Profilnabe 1 aus der Profilhülse 25 verhindert
wird. Wellenseitig wird der Verschiebeweg des Kugelkäfigs 10 dadurch
begrenzt, daß dieser
gegen den Kugelrillenauslauf 29 anschlägt. So wird ein Verklemmen
der Kugeln 11 am Kugelrillenauslauf 29 beim Transport
verhindert.
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Ein
Innendurchmesser 16 der Anschlaghülse 13a ist so bemessen,
daß sich
die Anschlaghülse 13a über den
ersten Abschnitt 5 hinweg auf die Profilhülse 1 schieben
läßt. Der
Innendurchmesser 16 ist dabei größer als ein Durchmesser eines
Kreises, auf dem äußere Kanten 17 der
Kugelrillen 6 liegen. Des weiteren ist der Innendurchmesser 16 größer als
ein Außendurchmesser 18 des
Ringbundes 9, damit sich die Anschlaghülse 13a auch über den
zweiten Abschnitt 8 der Profilnabe 1 schieben
läßt.
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2 zeigt
ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Erfindung. Der Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel der 1 besteht
darin, daß eine
Anschlaghülse 13b einstückig an
dem Kugelkäfig 10 angeformt
ist. Ein Außendurchmesser 19 der
Anschlaghülse 13b entspricht
dabei einem Außendurchmesser 20 des
die Kugeln 11 fixierenden Kugelkäfigs 10. Die Anschlaghülse 13b ist
unmittelbar an der Kugelnabe 4 des Gleichlaufgelenks abgestützt.
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3 zeigt
ein Ausführungsbeispiel,
bei dem wie in 2 eine Anschlaghülse 13c einstückig an
dem Kugelkäfig 10 angeformt
ist. Die Anschlaghülse 13c stützt sich
mit dem ersten Stirnende 14 hier an einem Sicherungsring 21 ab,
der in einer Ringnut 22 sitzt, die in dem Ringbund 9 eingearbeitet
ist. Die Ringnut 22 läßt sich
durch einen durchgehenden Schnitt im Ringbund 9 fertigen.
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Beim
Ausführungsbeispiel
der 4 stützt sich
eine einstückig
an dem Kugelkäfig 10 angeformte
Anschlaghülse 13d an
einem Anschlag 23 der Profilnabe 1 ab, der durch
einen Absatz im Ringbund 9 gebildet ist. Der Außendurchmesser 18 des
Ringbundes 9 ist größer als
der Innendurchmesser 16 der Anschlaghülse 13d.
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- 1
- Profilnabe
- 2
- Ende
- 3
- Ende
- 4
- Kugelnabe
- 5
- erster
Abschnitt
- 6
- zweite
Kugelrille
- 7
- Kugelrillenauslauf
- 8
- Zweiter
Abschnitt
- 9
- Ringbund
- 10
- Kugelkäfig
- 11
- Kugel
- 12
- Ringnut
- 13
- Anschlaghülse (13a bis 13e)
- 14
- erstes
Stirnende
- 15
- zweites
Stirnende
- 16
- Innendurchmesser
- 17
- Äußere Kanten
- 18
- Außendurchmesser
- 19
- Außendurchmesser
- 20
- Außendurchmesser
- 21
- Sicherungsring
- 22
- Ringnut
- 23
- Anschlag
- 24
- Längsverschiebeeinheit
- 25
- Profilhülse
- 26
- erste
Kugelrille
- 27
- Sicherungsring
- 28
- Ringnut
- 29
- Kugelrillenauslauf