-
Die
Erfindung betrifft eine Gelenkwelle mit zwei über ein als Gleichlauffestgelenk
ausgebildetes Mittengelenk drehfest miteinander verbundenen Wellenabschnitten,
wobei jeweils an dem dem Mittengelenk abgewandten Ende jedes Wellenabschnitts
ein Gleichlauffestgelenk angeordnet ist und zwei Rollverschiebeeinheiten
vorgesehen sind. Weiter betrifft die Erfindung eine Rollverschiebeeinheit
für eine
derartige Gelenkwelle.
-
Gelenkwellen
werden beispielsweise zur Verbindung des frontseitigen Getriebeausgangs
mit dem heckseitigen Differentialeingang eines Kraftfahrzeugs als
Längswellen
eingesetzt. Derartige Längswellen
sind beispielsweise aus der
DE 102 08 325 C1 und der
DE 11 2004 000 239 T5 bekannt.
Diese Gelenkwellen verwenden Verschiebegelenke, um eine axiale Bewegung
zwischen den Wellenabschnitten zu ermöglichen. Die begrenzten Verschiebewege dieser
Gelenke werden in einigen Anwendungsfällen als nachteilig empfunden.
Zudem erhöhen
sich die Kosten einer derartigen Gelenkwelle, wenn viele unterschiedliche
Komponenten verbaut werden.
-
Um
bei Gelenkwellenanordnungen in Längsrichtung
eingeleitete Schwingungen weitgehend abzukoppeln, wurde in der
DE 198 31 016 C2 eine
Gelenkwelle der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei welcher
zwei Verschiebeelemente vorgesehen sind, die radial innerhalb des
getriebeseitigen bzw. des differentialseitigen Festgelenks angeordnet sind.
Die Anbindung dieser bekannten Gelenkwellenanordnung erfolgt dabei über jeweils
einen an der Außennabe
des gelenkseitigen bzw. des differentialseitigen Festgelenks ausgebildeten
Flansch, welcher über
ein ringförmiges
Dämpfungselement
mit einem Flansch des Getriebeausgangs des Differentialeingangs
verbunden wird.
-
Diese
Bauweise bringt es mit sich, dass sowohl das getriebeseitige als
auch das differentialseitige Festgelenk einen großen Durchmesser
und damit eine hohe Masse aufweisen. Hierdurch treten insbesondere
in Kombination mit der Flanschanbindung (Rest-)Unwuchtungen auf,
welche zu einer unerwünschten
Geräuschentwicklung
führen.
Zudem kann die gesamte Längswelle
aufgrund der axialen Verschiebbarkeit in den Verschiebeelementen
im Betrieb relativ zu dem Getriebeausgang und dem Differentialeingang
axial bewegt werden. Hierdurch wird nicht nur das in der Nähe des Mittengelenks
angeordnete Mittenlager stärker
beansprucht, sondern es treten auch Geräusche aufgrund der Übertragung
von axialen Kräften
und aufgrund des Schwingungsverhaltens des Mittenlagers auf.
-
Um
bei einem Frontalauffahrunfall eines Kraftfahrzeugs, bei welchem
durch die Stauchung des Fahrzeugs eine hohe axiale Belastung der Längswelle
auftritt, ein Ausknicken und damit die Gefahr des Eindringens der
Gelenkwelle in die Fahrgastzelle zu vermeiden, ist es erforderlich,
eine axiale Verkürzung
der Gelenkwelle zu ermöglichen.
Dies ist durch die Verschiebeelemente nach der
DE 198 31 016 C2 nur in
sehr geringem Umfang möglich,
so dass eine Gefährdung
der Fahrzeuginsassen durch Ausknicken der Längswelle auftreten kann.
-
Demgegenüber liegt
der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkwelle
der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei einem möglichst
geringen Gewicht eine Reduzierung von Geräuschen im Betrieb sowie eine
erhöhte
Sicherheit auch bei einem Frontalauffahrunfall bietet.
-
Eine
weitere Aufgabe ist es, die Gleichlauffestgelenke besonders kompakt
zu gestalten sowie Gewicht einzusparen und die Restunwuchten bei
einer Gelenkwelle zu verringern. Ferner sollen die auf das Mittenlager
wirkenden Axialkräfte
deutlich reduziert werden und das Schwingungsverhalten des Zwischenlagers verbessert
werden, so dass auch die Geräuschentwicklung
verringert wird. Darüber
hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Gelenkwelle
besonders kostengünstig
zu gestalten und möglichst
viele gleiche Bauteile zu verwenden. Zudem soll die Montage und
Demontage erleichtert werden, wobei auch unterschiedliche Montagereihenfolgen
ermöglicht
werden sollen.
-
Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer
Gelenkwelle dadurch gelöst,
dass wenigstens eine der Rollverschiebeeinheiten nahe dem Mittengelenk
angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Rollverschiebeeinheit dem Mittengelenk
zugeordnete und derart vorgesehen ist, dass die beiden Wellenabschnitte
in axialer Richtung relativ zueinander bewegbar sind. Durch die
Anordnung wenigstens einer Rollverschiebeeinheit an einer von dem
Getriebeausgang bzw. dem Differentialeingang entfernten Stelle ist
es möglich,
sowohl die Rollverschiebeeinheit als auch die Gleichlauffestgelenke
besonders kompakt zu gestalten. Dies führt zu erheblichen Gewichtseinsparungen
und aufgrund der geringeren Massen auch zu geringen Restunwuchten.
Die Geräuschentwicklung
der erfindungsgemäßen Gelenkwelle
im Betrieb lässt
sich dadurch senken.
-
Auch
die auf das Mittenlager wirkenden Axialkräfte werden deutlich reduziert,
da wenigstens eine Rollverschiebeeinheit in der Nähe des Mittengelenkes
und damit in der Nähe
des Zwischenlagers angeordnet ist. Auch diese Axialkraftentkopplung führt zu einer
Reduzierung der Geräusche
im Betrieb. Zudem muss ein Zwischenlager bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
der Gelenkwelle keine axiale Flexibilität besitzen, so dass auch eine
etwaige Geräuschentwicklung
aufgrund des Schwingungsverhaltens des Zwischenlagers gesenkt wird.
-
In
Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass bei
der Gelenkwelle zwei dem Mittengelenk zugeordnete und nahe an diesem angeordnete
Rollverschiebeeinheiten vorgesehen sind. Wenn beide Rollverschiebeeinheiten
im Wesentlichen in der Mitte der Gelenkwelle positioniert sind,
ist es möglich, drei
baugleiche Gleichlauffestgelenke für die Gelenkwelle einzusetzen.
Die erfindungsgemäße Gelenkwelle
besteht somit nur aus einer sehr geringen Anzahl von unterschiedlichen Komponenten,
was durch das Gleichteileprinzip zu einer deutlichen Kosteneinsparung
führt.
-
Um
die im Bereich der Anbindung der Gelenkwelle an ein Getriebe oder
Differential vorhandenen Massen zu minimieren, sind die Rollverschiebeeinheiten
in möglichst
großer
Entfernung zu den Anbindungsstellen etwa in der Mitte der Gelenkwelle
angeordnet. Somit tragen bei der Gelenkwelle allenfalls noch die
sehr klein gehaltenen Massen der äußeren Gleichlauffestgelenke
mit möglicherweise
vorhandenen minimalen Rundlauffehlern der Zapfen noch zu eventuellen
Unwuchten des Gesamtsystems bei.
-
Bei
dieser Ausgestaltung der Gelenkwelle wird auch die Montage gegenüber herkömmlichen Gelenkwellen
erleichtert. So können
beide Wellenabschnitte in axialer Richtung relativ zueinander verschoben
werden, so dass ein sehr großer
Verlagerungsweg ermöglicht
wird. Dies führt
zu einer sehr geringen Ein- und Ausbaulänge, wodurch die Montage und
Demontage erheblich begünstigt
wird. Zudem können
unterschiedliche Montagereihenfolgen je nach den sonstigen Anforderungen
und Rahmenbedingungen verwendet werden. Unter anderem kann auch
eine Montage zuerst über
das Mittenlager am Fahrzeugboden erfolgen.
-
Nach
einer weiteren Ausführungsform
der Erfindung ist es möglich,
dass eine der beiden Rollverschiebeeinheiten dem Mittengelenk zugeordnet und
nahe an diesem angeordnet ist und die andere der beiden Rollverschiebeeinheiten
dem getriebeseitigen bzw. dem differentialseitigen Gleichlauffestgelenk
zugeordnet und nahe an diesem angeordnet ist. Dabei können die
beiden Rollverschiebeeinheiten entweder demselben Wellenabschnitt
zugeordnet sein oder jeweils an einem unterschiedlichen Wellenabschnitt
vorgesehen sein. Bei diesen beiden Ausführungsformen ist jeweils sichergestellt,
dass die beiden Wellenabschnitte relativ zueinander in Achsrichtung
verlagerbar sind und wenigstens eine Rollverschiebeeinheit nahe
an dem Mittengelenk positioniert ist.
-
Aus
Gründen
der Gewichtseinsparung sind die beiden Wellenabschnitt der Gelenkwelle
zumindest bereichsweise rohrförmig
ausgebildet. Dabei wird es bevorzugt, wenn die an dem dem Mittengelenk
abgewandten Ende jedes Wellenabschnitts vorgesehenen Gleichlauffestgelenke,
d.h. das getriebeseitige bzw. das differentialseitige Festgelenk,
jeweils mit ihren Außennaben
mit den Wellenabschnitten verbunden sind. Hierbei kann die Innennabe
des getriebeseitigen bzw. des differentialseitigen Festgelenks mit
einer profilierten Aufnahmeöffnung
versehen sein, so dass ein Getriebeausgangszapfen bzw. ein Differentialeingangszapfen
in die Innennabe drehfest eingesteckt werden kann. Dies ermöglicht eine
gegenüber
der bekannten Flanschverbindung vereinfachte Montage.
-
Zur
Vermeidung von Unwuchten werden Gelenkwellen typischerweise zum
Abschluss der Fertigung einer Wuchtung unterzogen. Problematisch
ist hierbei bei den bekannten Gelenkwellen, bei denen die Anbindung über Flanschverbindungen,
d.h. auf großem
Durchmesser, erfolgt, dass sich eventuelle Rundlauffehler, die sich
erst beim Verbau der Welle im Fahrzeug an den Anbindungsstellen
ergeben, trotz hoher Wuchtgüte
der Gelenkwelle als Einzelkomponente störend auf die Wuchtgüte des Gesamtsystems
auswirken. Bei der erfindungsgemäßen Gelenkwelle
sind die Zentrierungen an den Anbindungsstellen direkt über Zapfen,
die in die Innennaben der Gleichlauffestgelenke und eingesteckt
sind, realisiert. Dies führt
zu einer deutlichen Reduzierung von Unwuchten durch die verbesserte
Zentrierung über die
Zapfenanbindung. Hierdurch können
auch die im Betrieb auftretenden Geräusche gesenkt werden.
-
Der
Wegfall der Flansche bei dieser Aufstecklösung bringt zudem eine Gewichtseinsparung bei
den Gleichlauffestgelenken mit sich. Darüber hinaus er höht die sehr
kompakte Gestaltung der Gleichlauffestgelenke mit einer Steckverbindung
die Gestaltungsfreiheit der übrigen
Fahrzeugkomponenten und führt
zu einer Bauraumreduzierung. Auch das Mittengelenk kann in gleicher
Weise mit einer Innennabe ausgestattet sein, die beispielsweise
eine Steckanbindung mit einer der Rollverschiebeeinheiten ermöglicht.
-
Vorzugsweise
ist die wenigstens eine dem Mittengelenk zugeordnete und nahe an
diesem angeordnete Rollverschiebeeinheit durch eine an einem der
Wellenabschnitte vorgesehene Profilhülse mit in axialer Richtung
verlaufenden Rillen und einen mit dem Mittengelenk verbundenen Zapfen
mit in axialer Richtung verlaufenden Rillen sowie in den einander
zugeordneten Rillenpaaren angeordneten ein Drehmoment übertragenden
Kugeln ausgebildet. In den einander zugeordneten Rillen des Zapfens
und der Profilhülse
sind dabei vorzugsweise mehrere Kugeln hintereinander angeordnet,
die in einem gemeinsamen Käfig
geführt
sein können.
-
In
Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass
der Zapfen einer Rollverschiebeeinheit mit der Innennabe des Mittengelenks
und der Zapfen der weiteren Verschiebeeinheit mit der Außennabe
des Mittengelenks verbunden ist. Dabei wird es bevorzugt, wenn der
Zapfen der mit der Innennabe des Mittengelenks verbundenen Rollverschiebeeinheit über eine
Steckverbindung an diese Innennabe angebunden ist, während der
Zapfen der anderen Rollverschiebeeinheit vorzugsweise mit der Außennabe
des Mittengelenks verschweißt
ist.
-
Um
eine zu große
axiale Bewegung der Gelenkwelle während des Betriebes oder vor
bzw. während
der Montage zu vermeiden, können
die Rollverschiebeeinheiten Anschlagmittel zur Begrenzung des axialen
Verschiebeweges von Kugeln und/oder einem diese führenden
Käfig aufweisen.
Die Anschlagmittel sind dabei derart ausgebildet, dass der axiale Weg,
den die Kugeln rollend zurückle gen
können, begrenzt
wird, so dass ggf. bei Erreichen der Anschlagmittel noch eine zusätzliche
Verschiebung durch ein Gleiten oder Rutschen der Kugeln in den Rillen
ermöglicht
wird.
-
Die
Gelenkwelle wird meist in der Nähe
des Mittengelenks karosseriefest gelagert. Hierzu ist vorzugsweise
ein Zwischenlager vorgesehen, welches den Zapfen wenigstens einer
Rollverschiebeeinheit lagert. Das Zwischenlager kann dabei derart
ausgebildet sein, dass ein Wälzlager
auf dem Zapfen der Rollverschiebeeinheit vorgesehen ist, wobei das Wälzlager
in einem elastischen Dämpfungselement aufgenommen
ist, welches an der Karosserie befestigt ist.
-
Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiter durch eine Rollverschiebeeinheit,
welche insbesondere Bestandteil einer Gelenkwelle der oben beschriebenen
Art sein kann, gelöst,
wobei die Rollverschiebeeinheit eine Profilhülse, auf deren Innenfläche zumindest
bereichsweise Außenlaufbahnen
(Rillen) vorgesehen sind, einen in der Profilhülse in axialer Richtung verschiebbaren
Zapfen, auf dessen Außenfläche zumindest
bereichsweise Innenlaufbahnen (Rillen) vorgesehen sind und Kugeln
aufweist, die zur Drehmomentübertragung
jeweils in einander paarweise zugeordneten Außenlaufbahnen und Innenlaufbahnen
angeordnet sind. Dabei ist die Profilhülse über eine Sollbruchstelle mit
einem Anschlussabschnitt verbunden, dessen Innendurchmesser größer oder
im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser
der Profilhülse
ist. Wenn die Rollverschiebeeinheit in einer Gelenkwelle vorgesehen ist,
kann der Anschlussabschnitt mit einem rohrartigen Wellenabschnitt
verbunden oder durch diesen gebildet sein.
-
Bei
dieser Ausgestaltung der Rollverschiebeeinheit wird erreicht, dass
bei einem Frontalauffahrunfall die Sollbruchstelle infolge der auf
die Rollverschiebeeinheit wirkenden Axialkraft durchtrennt wird,
so dass sich die Profilhülse
in den Anschlussabschnitt und den ggf. anschließenden hohlen Wellenabschnitt
ver schieben kann. Durch den größeren oder
im Wesentlichen gleichen Innendurchmesser des Anschlussabschnitts
im Vergleich zu der Profilhülse
wird ein weitgehend kraftloses Verschieben der Profilhülse ermöglicht.
Alternativ hierzu kann es sinnvoll sein, während der Längenänderung der Rollverschiebeeinheit
bei einem Crash Verformungsenergie aufzunehmen. Dies kann dadurch
erreicht werden, dass der Anschlussabschnitt und der daran angrenzende
Wellenabschnitt ggf. nach einem Einführabschnitt geringfügig kleiner
als der Außendurchmesser
der Profilhülse
ausgebildet ist. Die Profilhülse lässt sich
dann zwar noch sicher in den Anschlussabschnitt einführen, ohne
dass ein Ausknicken zu befürchten
ist, allerdings wird hierbei zusätzlich
Aufprallenergie abgebaut. Hierzu können auch an der Innenfläche des
Anschlussabschnitts und/oder an der Außenfläche der Profilhülse leicht
deformierbare Rippen oder dergleichen Vorsprünge vorgesehen sein.
-
Diese
Ausgestaltung der Rollverschiebeeinheit ermöglicht eine definierte Richtungsvorgabe
bei der Verformung der Gelenkwelle infolge einer Überschreitung
einer definierten Kraft. Die Kraft, bei welcher die Sollbruchstelle
der Rollverschiebeeinheit versagt, kann definiert eingestellt werden.
Da sich bei der erfindungsgemäßen Rollverschiebeeinheit
die gesamte Profilhülse
zusammen mit dem darin aufgenommenen Zapfen in den Anschlussabschnitt
und die ggf. daran angeschlossene Rohrwelle verschieben lässt, ist
ein sehr großer
Crashweg realisierbar. Hierzu ist es jedoch nicht, wie beispielsweise
bei der Ausbildung eines Wellenabschnitts als ein Stülprohr, erforderlich,
dass unterschiedliche und insbesondere größere Rohrdurchmesser der einzelnen
Wellenabschnitte vorgesehen sein müssen. Dies ermöglicht eine
Bauraumreduzierung sowie eine erhöhte Gestaltungsfreiheit einer
Gelenkwelle mit einer derartigen Rollverschiebeeinheit.
-
Weiter
wird es bevorzugt, wenn die Sollbruchstelle als ein in radialer
Richtung zwischen der Innenfläche
der Profilhülse
und der Außenfläche des Anschluss abschnitts
angeordneter Verbindungsbereich ausgebildet ist. Um das Durchtrennen
der Sollbruchstelle zu erleichtern, können die Übergänge zwischen der Profilhülse und
dem Anschlussabschnitt beispielsweise mit geringen Krümmungsradien
realisiert werden. Auch ist es möglich,
die Sollbruchstelle im Querschnitt S-förmig oder Z-förmig zu gestalten.
Alternativ oder zusätzlich
hierzu kann die Sollbruchstelle durch eine Einschnürung, eine
Einkerbung, eine Lochung und/oder dergleichen Materialschwächungen
gebildet sein. Durch derartige Maßnahmen ist es möglich, die
Kraft, bei welcher die Sollbruchstelle versagt, den Anforderungen
entsprechend einzustellen.
-
Die
Profilhülse,
der Anschlussabschnitt und die Sollbruchstelle sind dabei derart
gestaltet, dass bei Überschreiten
einer definierten Kraft, die in axialer Richtung auf die Profilhülse wirkt,
die Sollbruchstelle versagt und die Profilhülse in den Anschlussabschnitt
verschiebbar ist, um einen großen
Crashweg zu realisieren.
-
Vorzugsweise
ist die Rollverschiebeeinheit auf der dem zapfen abgewandten Seite
durch einen Deckel bzw. eine Wandung abgedichtet. Wenn an der Profilhülse, dem
Anschlussabschnitt und/oder an der Sollbruchstelle ein Deckel vorgesehen
ist, kann dieser Deckel auch als Anschlag für den Zapfen dienen, so dass
dieser im Betrieb sowie bei einem Crash nicht aus der Profilhülse heraus
verschoben wird. Es ist jedoch auch möglich, dass der Deckel über eine weitere
Sollbruchstelle an der Profilhülse,
dem Anschlussanschnitt und/oder an der ersten Sollbruchstelle befestigt
ist, so dass bei einem Crash zusätzlich
der Deckel abgetrennt wird und der Zapfen aus der Profilhülse heraus
verschoben werden kann. Dies kann in Abhängigkeit der Ausgestaltung
der Rollverschiebeeinheit und der daran angeschlossenen Komponenten
einen zusätzlichen
Verschiebeweg und/oder einen zusätzliche
Energieabbau ermöglichen.
-
Weiterbildungen,
Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten
der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung
eines Ausführungsbeispiels
und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich
dargestellten Merkmale für
sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung,
unabhängig
von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
-
Es
zeigen schematisch:
-
1 einen
Längsschnitt
durch eine Gelenkwelle nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
-
2 einen
Längsschnitt
durch die Profilhülse
einer erfindungsgemäßen Rollverschiebeeinheit,
-
3 einen
Längsschnitt
durch die Profilhülse
nach 2 nach einem Unfall und
-
4a–e jeweils
einen Längsschnitt
durch eine Gelenkwelle nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
-
Die
in 1 dargestellte Gelenkwelle 1 besteht
aus einem ersten Wellenabschnitt 2 und einem zweiten Wellenabschnitt 3,
die jeweils als hohle Wellenrohre ausgebildet sind. Die beiden Wellenabschnitte 2 und 3 sind
durch ein Mittengelenk 4 miteinander verbunden, welches
in der dargestellten Ausführungsform
als ein Gegenbahnfestgelenk gestaltet ist. Das dem Mittengelenk
abgewandte getriebeseitige Ende des ersten Wellenabschnitts 2 ist
mit einem getriebeseitigen Gelenk 5 verbunden. In gleicher Weise
ist das dem Mittengelenk 4 abgewandte differentialseitige
Ende des Wellenabschnitts 3 mit einem differentialseitigen
Gelenk 6 verbunden. Dabei sind auch das getriebeseitige
Gelenk 5 und das differentialseitige Gelenk 6 als
Gegenbahnfestgelenke ausgebildet.
-
Dem
Mittengelenk 4 ist ein Zwischenlager 7 mit einem
Dämpfer 7a und
einem Wälzlager 7b zugeordnet,
welches in der dargestellten Ausführungsform über ein elastisches Element
an der Bodengruppe eines Fahrzeugs befestigbar ist. Weiter ist dem Mittengelenk 4 eine
erste Rollverschiebeeinheit 8, über welche das Mittengelenk 4 mit
dem ersten Wellenabschnitt 2 verbunden ist, und eine zweite
Rollverschiebeeinheit 9 zugeordnet, über welche das Mittengelenk 4 mit
dem zweiten Wellenabschnitt 3 verbunden ist.
-
Die
Gegenbahnfestgelenke
4,
5 und
6 weisen
jeweils eine Außennabe
4a,
5a,
6a auf,
in deren Innenfläche
Außenlaufbahnen
ausgebildet sind. Weiter weisen die Gegenbahnfestgelenke jeweils
eine Innennabe
4b,
5b,
6b auf, die als
eine Hülse
gestaltet ist, in welche bei dem getriebeseitigen Gelenk
5 und dem
differentialseitigen Gelenk
6 ein Achsstummel oder ein
Wellenende einführbar
ist. Auf der Außenfläche der
Innennabe sind Innenlaufbahnen ausgebildet. In den vorzugsweise
wie in der
DE 102
09 933 B4 beschrieben ausgebildeten Laufbahnen sind Kugeln
zur Drehmomentübertragung
angeordnet. Die Kugeln sind dabei in Fenstern eines Käfigs aufgenommen,
der in der Außennabe,
insbesondere in Käfigzentrierungsflächen der
Außennabe,
zentriert und geführt
ist.
-
Die
beiden Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 weisen
jeweils einen Käfig 8a, 9a mit
mehrere Kugeln 8b, 9b zur Drehmomentübertragung
auf, die in einem Innenteil bzw. Zapfen 8c, 9c mit
Rillen (Innenlaufbahnen) 8d, 9d und einem als
Profilhülse 8e, 9e gestalteten
Außenteil
mit Rillen (Außenlaufbahnen) 8f, 9f geführt sind.
Der Zapfen ist dabei in der Profilhülse verschiebbar, um eine axiale
Relativbewegung der Wellenabschnitte 2 und 3 zu
ermöglichen.
-
Wie
in 4a gezeigt, ist der Verschiebeweg des Käfigs 8a, 9a bzw.
der Weg, den die Kugeln 8b, 9b rollend zurücklegen
können,
durch Anschlagmittel 8g, 9g begrenzt. Der axiale
Weg der Kugeln in Richtung zu dem Mittengelenk 4 ist zu dem
durch einen schrägen
Auslauf der Rillen 8d, 9d des Zapfens begrenzt,
an den die Kugeln und/oder die Käfige
zur Anlage kommen können.
-
Der
Zapfen der zweiten Rollverschiebeeinheit 9 ist, wie in 1 dargestellt,
mit der Innennabe des Mittengelenks 4 verbunden. Der Zapfen
der ersten Rollverschiebeeinheit 8 ist mit einer Kappe
verbunden, welche die Außennabe 4a des
Mittengelenks 4 umgreift und drehfest mit dieser verbunden ist.
Alternativ hierzu kann nach der Ausführungsform der 4a die
Außennabe
des Mittengelenks auch unmittelbar mit dem Zapfen 8c verbunden
sein. Auf diese Weise sind die beiden Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 dem
Mittengelenk 4 zugeordnet und nahe bei diesem angeordnet,
so dass axiale Bewegungen der beiden Wellenabschnitte 2 und 3 durch
die Rollverschiebeeinheiten 8 bzw. 9 kompensiert
werden und nicht über
das Mittengelenk 4 übertragen
werden.
-
Wie
aus der Darstellung der 2 ersichtlich ist, ist zur Verbindung
der Profilhülse
der Rollverschiebeeinheit 8 mit dem ersten Wellenabschnitt 2 ein
Anschlussabschnitt 2b an der Profilhülse ausgebildet. Der Anschlussabschnitt
ist dabei über
eine in der dargestellten Ausführungsform
radial verlaufende Sollbruchstelle 2a mit der Profilhülse verbunden. Diese
Sollbruchstelle kann eine Materialschwächung, wie beispielsweise eine
Einschnürung,
Einkerbung, Lochung oder dergleichen aufweisen.
-
In
der dargestellten Ausführungsform
ist der Innendurchmesser des Wellenrohrs des ersten Wellenabschnitts 2 und
der Innendurchmesser des Anschlussabschnitts 2b größer als
der Außendurchmesser
der Profilhülse 8e der
ersten Rollverschiebeeinheit 8. In gleicher Weise ist auch
die zweite Rollverschiebeeinheit 9 mit dem Wellenrohr des
zweiten Wellenabschnitts 3 über einen Anschlussabschnitt 3b und
eine Sollbruchstelle 3a verbunden. Auch bei der zweiten
Rollverschiebeeinheit 9 ist der Außendurchmesser der Profilhülse 9e kleiner
als der Innendurchmesser des zweiten Wellenabschnitts 3 bzw. des
Anschlussabschnitts 3b.
-
Die
Profilhülsen
der beiden Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 ist
durch einen Deckel 8h, 9h verschlossen, der beispielsweise
elektronengeschweißt mit
der jeweiligen Profilhülse 8e, 9e verbunden
ist. Abweichend von der in 2 dargestellten
Ausführungsform
kann der Deckel auch mit der Sollbruchstelle oder dem Anschlussabschnitt
verbunden sein. Durch den Deckel wird der Verschiebeweg des Zapfens
in der Profilhülse
begrenzt. Auch die Verbindung zwischen dem Deckel und der Profilhülse kann
als eine Sollbruchstelle ausgebildet sein.
-
Wenn
nun, beispielsweise infolge eines Unfalls eine große Axialkraft
auf die Wellenabschnitte 2 und 3 sowie dadurch
auch auf die Profilhülsen
der Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 wirkt, versagen nach
dem Ende des Verschiebeweges der Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 die
jeweiligen Sollbruchstellen 2a, 3a der beiden
Rollverschiebeeinheiten, wie in 3 dargestellt.
Hierdurch kann sich die Profilhülse
jeder Rollverschiebeeinheit im Wesentlichen kraftfrei in den entsprechenden
Wellenabschnitt 2 bzw. 3 verschieben.
-
Ein
Ausknicken der Gelenkwelle 1 wird so vermieden, weil die
Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 in den Wellenabschnitten 2 bzw. 3 geführt sind.
Da die beiden Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 gemeinsam
eine große
axiale Länge
aufweisen, kann bei einem derartigen unfallbedingten Versagen der
beiden Sollbruchstellen 2a, 3a ein sehr großer zusätzlicher Verschiebeweg
(Crashweg) realisiert werden, ohne dass es zu einer Gefährdung der
Fahrzeuginsassen kommt.
-
In
den 4b bis 4e sind
Ausführungsbeispiele
einer Gelenkwelle 1 dargestellt, die jeweils nur eine einzige
Rollverschiebeeinheit 8 aufweisen, die nahe an dem Mittengelenk 4 angeordnet
ist, während
die andere Rollverschiebeeinheit 9 einem der Gleichlauffestgelenke 5 bzw. 6 zugeordnet
ist.
-
Dabei
ist in 4b die Rollverschiebeeinheit 8 an
dem getriebeseitigen Wellenabschnitt 2 positioniert und
nahe an dem Mittengelenk 4 angeordnet. Das Zwischenlager 7 ist
dabei ebenfalls auf dem getriebeseitigen Wellenabschnitt 2 vorgesehen.
Die zweite Rollverschiebeeinheit 9 ist nahe an dem getriebeseitigen
Gleichlauffestgelenk 5 angeordnet, so dass beide Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 dem
getriebeseitigen Wellenabschnitt 2 zugeordnet sind. Bei dieser
Ausführungsform
wirken keine Axialkräfte
auf das Zwischenlager 7.
-
Dagegen
ist die Rollverschiebeeinheit 8 bei der Ausführungsform
nach 4c an dem differentialseitigen Wellenabschnitt 3 angeordnet
und wiederum nahe an dem Mittengelenk 4 positioniert, während die
zweite Rollverschiebeeinheit 9 nahe an dem getriebeseitigen
Gleichlauffestgelenk 5 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform
kann ein Zwischenlager 7 entweder auf dem getriebeseitigen
Wellenabschnitt 2 festgelegt vorgesehen sein, oder in der Nähe des Mittengelenks 4 auf
dem Zapfen 8c der Rollverschiebeeinheit 8 angeordnet
sein.
-
Bei
den Ausführungsformen
nach den 4d und 4e ist
jeweils eine Rollverschiebeeinheit 8 in der Nähe des Mittengelenks 4 positioniert, während die
andere Rollverschiebeeinheit 9 in der Nähe des differentialseitigen
Gleichlauffestgelenks 6 vorgesehen ist. Bei der Ausführungsform
nach 4d kann das Zwischenlager 7 ähnlich der
Ausführungsform
nach 4c entweder auf der in der Figur rechten oder
linken Seite des Mittengelenks 4 vorgesehen sein, während in 4e nur
ein Zwischenlager 7 dargestellt ist, welches auf dem differentialseitigen
Wellenabschnitt 3 positioniert ist.
-
Durch
die besondere Anordnung der beiden Rollverschiebeeinheiten wird
eine Längsverschiebbarkeit
der beiden Wellenabschnitte 2 und 3 zueinander
ermöglicht,
welche erforderlich ist, um beispielsweise eine Montage der Gelenkwelle 1 auf
die zuvor im Fahrzeug montierten Getriebe und Hinterachsgetriebe
(Diffe rential) zu gewährleisten.
Dies kann dadurch erfolgen, dass am Ausgang des Getriebes ein (in
den Figuren nicht gezeigter) Getriebezapfen vorgesehen ist, der
eine Längsverzahnung
aufweist, auf den bei der Montage die Innennabe 5b des
getriebeseitigen Gleichlauffestgelenks aufgesteckt wird. In gleicher
Weise wird auf einen hinterachsseitigen Zapfen die Innennabe 6b des
differentialseitigen Gleichlauffestgelenks 6 aufgeschoben.
-
Die
Längsverschiebbarkeit
gleicht während des
Betriebes eines Fahrzeugs auftretende Längsverschiebungen des Getriebes
gegenüber
dem Differential sowie ggf. auftretende Längsschwingungen aus. Zudem
ist die Längsverschiebbarkeit
auch bei der Demontage, also im Reparaturfall der Welle, erforderlich
sowie zum Ausgleich von Toleranzen zwischen dem Getriebe und dem
Differential.
-
Bei
dem Ausführungsbeispiel
nach 4a kompensiert die Rollverschiebeeinheit 8 axiale Schwingungen,
welche eventuell von der Getriebeseite in die Gelenkwelle 1 eingebracht
werden. Hiermit wird gewährleistet,
dass solche axiale Schwingungen weder in das Mittengelenk 4 noch
in das Zwischenlager 7 eingeleitet werden. Aufgrund der
Kopplung über
Wälzkörper kann
die Rollverschiebeeinheit 8 diese Funktion auch bei sehr
großen
Drehmomenten bzw. Drehmomentstößen erfüllen. Es
tritt also kein axiales Blockieren auf, welches beispielsweise bei
Keilwellenkupplungen bekannt ist. In gleicher Weise werden eventuell
von dem Hinterachsgetriebe (Differential) in die Gelenkwelle 1 eingebrachte
axiale Schwingungen durch die Rollverschiebeeinheit 9 kompensiert.
-
Die
vollständige
beidseitige axiale Entkopplung des Zwischenlagers 7 ermöglicht eine
axial sehr steife Auslegung des Dämpfers 7a. Eine solche
steife Auslegung des Dämpfers
reduziert schädliche
Verlagerungen des Zwischenlagers 7 bzw. des mittleren Gleichlauffestgelenkes 4 unter
der Einwirkung von z.B. Beschleunigungskräften.