DE102010011175A1

DE102010011175A1 - Gleichlaufgelenk und Herstellverfahren

Info

Publication number: DE102010011175A1
Application number: DE201010011175
Authority: DE
Inventors: Keith A. Lynn Haven Kozlowski
Original assignee: GM Global Technology Operations LLC
Current assignee: GM Global Technology Operations LLC; Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2010-03-12
Publication date: 2010-10-14
Also published as: US8348773B2; US20110065515A1; US20130097867A1; CN101922518A; CN101922518B; US8925204B2; BRPI1001172A2

Abstract

Ein Gleichlaufgelenk wird offenbart, dass eine erste drehbare Welle enthält, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, der an einen Ende davon ein vergrößertes Taschenende hat, wobei das Taschenende eine Vielzahl von in Umfangsrichtung und radial beabstandeten Kugeltaschen und ein distales Ende aufweist; eine entsprechende Vielzahl von in den Kugeltaschen angeordneten sphärischen Kugeln; und eine zweite drehbare Welle mit einem Gelenkgehäuse, wobei das Gelenkgehäuse eine zentrale Bohrung mit einer entsprechenden Vielzahl von sich axial erstreckenden, in Umfangsrichtung und radial beabstandeten, um die zweite Längsachse angeordneten Kugelrillen und eine Basis aufweist, wobei das Gelenkgehäuse über dem Taschenende mit der entsprechenden Vielzahl von in den Rillen angeordneten Kugeln angeordnet ist, wobei das Gelenk einen Bereich einer Winkel- und Axialbewegung der ersten Welle in Bezug auf die zweite Welle schafft, wobei jede der mehreren Kugeltaschen ein ausgespartes Schmiermittelreservoir aufweist, wobei das Schmiermittelreservoir ein darin untergebrachtes Schmiermittel aufweist.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der am 13. März 2009 eingereichten vorläufigen US-Patentanmeldung mit Serien-Nummer 61/160,089, welche in ihrer Gesamtheit durch Verweis hierin einbezogen ist.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Universalgelenke und insbesondere auf Gleichlauf-(CV)-Gelenke und noch spezieller auf CV-Gelenke mit darin eingebauten Schmiermittelreservoirs.
HINTERGRUND
Gleichlaufgelenke werden typischerweise in Achsantriebswellen von Kraftfahrzeugen und insbesondere in Fahrzeugen mit Vorderradantrieb zwischen dem Getriebedifferential und dem antreibenden Rad verwendet. Sie werden verwendet, um Drehmomente bei verschiedenen Drehzahlen, Winkeln und Teleskopstellungen zwischen einer ersten Welle und einer zweiten Welle zu übertragen.
Es gibt viele verschiedene Arten von CV-Gelenken. Eine CV-Gelenkausgestaltung enthält eine drehbare erste Welle, die einen Achsteil und ein an einem Ende des Achsteils angeordnetes Taschenende aufweist. Die erste Welle ist um eine erste Längsachse drehbar. Das Taschenende ist inner halb eines Gelenkgehäuses angeordnet, das auf einem Ende einer zweiten Welle angeordnet ist. Die zweite Welle ist um eine zweite Längsachse drehbar. Das Gelenkgehäuse enthält mehrere Rillen, die innerhalb einer zentralen Bohrung angeordnet sind und entlang der zweiten Langsachse verlaufen. Das Taschenende weist einen Durchmesser quer zur ersten Längsachse auf, der größer ist als ein Durchmesser des Achsteils der ersten Welle. Das Taschenende definiert mehrere semisphärische Taschen, die um die erste Längsachse in Umfangsrichtung und radial in einer Ausgestaltung angeordnet sind, die in Bezug auf die mehreren Rillen komplementär ist. Als solche ist die Anzahl Taschen gleich der Anzahl Rillen. Das CV-Gelenk enthält mehrere sphärische Laufkugeln, wobei eine Laufkugel in je einer Tasche und entsprechenden Rille drehbar angeordnet ist. Das Taschenende und die erste Welle sind beweglich und können in Bezug auf die zweite Welle ausgelenkt oder axial hubverstellt werden. Während das CV-Gelenk ausgelenkt wird (das heißt während die zweite Welle in Bezug auf die erste Welle durch eine axiale Hubverstellung oder Winkelung bewegt wird), rollen die Laufkugeln entlang den Rillen hin und her und drehen innerhalb der Taschen.
Die Laufkugeln haben eine sphärische Form. Die Kugeltaschen haben eine semisphärische Form. Der Krümmungsradius der Taschen ist im Wesentlichen größer als der Krümmungsradius der Laufkugeln. Es ist allgemein wünschenswert, die Kugeltaschen eng konform zu den Laufkugeln und somit den Krümmungsradius der Kugeltaschen so dicht wie möglich an dem der Laufkugeln auszubilden. Im Allgemeinen ist Schmierfett innerhalb der Taschen, zwischen den Taschen und den Laufkugeln, und ansonsten innerhalb der Gelenke untergebracht, sodass es für die Laufkugeln zur Verfügung gestellt wird. Da der Krümmungsradius der Kugeltaschen nahe demjenigen der Laufkugeln wird, macht es jedoch die enge Konformität der Kugeln mit den Taschen schwierig, Schmiermittel zwi schen ihnen bereitzustellen, was bewirkt, dass die Grenzfläche an Schmiermittel verarmt [engl. become starved], und zu hoher Reibung und damit einhergehendem hohem Verschleiß der Kugeln oder Taschen oder von beiden führt.
Dementsprechend bleibt ein Bedarf bestehen, hubverstellende CV-Gelenke der beschriebenen Art mit verbesserter Schmierung und Verfahren zum Herstellen dieser Gelenke zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein CV-Gelenk geschaffen. Das CV-Gelenk enthält eine erste drehbare Welle mit einer ersten Längsachse, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, das an einen Ende davon ein vergrößertes Taschenende hat, wobei das Taschenende eine Vielzahl von darin ausgebildeten, in Umfangsrichtung und radial beabstandeten Kugeltaschen aufweist. Das CV-Gelenk enthält auch eine entsprechende Vielzahl sphärischer Kugeln, die in den Kugeltaschen angeordnet sind. Das CV-Gelenk enthält ferner eine zweite drehbare Welle mit einer zweiten Längsachse und mit einem Gelenkgehäuse, das auf einem Ende davon angeordnet ist, wobei das Gelenkgehäuse eine zentrale Bohrung mit einer entsprechenden Vielzahl axial verlaufender, in Umfangsrichtung und radial beabstandeter, darin um die zweite Längsachse angeordneter Kugelrillen aufweist, wobei das Gelenkgehäuse über dem Taschenende mit der entsprechenden Vielzahl von in den Kugelrillen angeordneten Kugeln angeordnet ist, wodurch ein Gelenk geschaffen wird, das dafür eingerichtet ist, einen Bereich einer Winkelbewegung und einen Bereich einer Axialbewegung der ersten Welle in Bezug auf die zweite Welle zu schaffen, wobei jede der Vielzahl Kugeltaschen ein darin aus gebildetes ausgespartes Schmiermittelreservoir hat, wobei das Schmiermittelreservoir ein darin untergebrachtes Schmiermittel aufweist.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines CV-Gelenks geschaffen. Das Verfahren beinhaltet ein Ausbilden einer ersten drehbaren Welle mit einer ersten Längsachse, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, der an einem Ende davon ein vergrößertes Taschenende hat. Das Verfahren beinhaltet auch ein Ausbilden einer Vielzahl von einwärts verlaufenden Bohrungen in das vergrößerte Taschenende entlang peripher beabstandeter, radial verlaufender Taschenachsen bis zu einer Bohrungstiefe. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Ausbilden einer Vielzahl von sich einwärts erstreckenden Kugeltaschen, die um die Taschenachsen angeordnet sind, bis zu einer Taschentiefe, wobei die Bohrungstiefe größer als die Taschentiefe ist, wodurch ein ausgespartes Schmiermittelreservoir geschaffen wird.
In noch einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen eines CV-Gelenks geschaffen. Das Verfahren beinhaltet ein Ausbilden einer ersten drehbaren Welle mit einer ersten Längsachse, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, der auf einem Ende davon ein vergrößertes Taschenende hat. Das Verfahren beinhaltet auch ein Ausbilden einer Vielzahl von sich einwärts erstreckenden Kugeltaschen entlang peripher beabstandeter, radial verlaufender Taschenachsen. Das Verfahren schließt auch ein Ausbilden eines ausgesparten Schmiermittelreservoirs in jeder der Kugeltaschen ein.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der besten Verfahren zum Ausführen der Erfindung leicht erkannt werden, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen vorgenommen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Andere Aufgaben, Merkmale, Vorteile und Einzelheiten erscheinen nur beispielhaft in der folgenden detaillierten Beschreibung von Ausführungsformen, wobei die detaillierte Beschreibung Bezug nimmt auf die Zeichnungen, in welchen:
1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines CV-Gelenks wie hierin offenbart ist;
2 eine zerlegte perspektivische Ansicht des CV-Gelenks von 1 ist;
3 eine partielle Querschnittansicht des CV-Gelenks von 1 ist, gelegt entlang Schnitt 3-3 und dargestellt in einer ausgelenkten Anordnung;
4 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer ersten Welle wie hierin offenbart ist;
5 eine partielle Querschnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines CV-Gelenks mit einem ausgesparten Schmiermittelreservoir wie hierin offenbart ist;
6A–6C partielle Querschnittansichten beispielhafter Ausführungsformen von ausgesparten Schmiermittelreservoiren wie hierin offenbart sind;
7 ein Flussdiagram einer beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines CV-Gelenks wie hierin offenbart ist; und
8 ein Flussdiagramm einer zweiten beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zum Herstellen eines CV-Gelenks wie hierin offenbart ist.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die folgende Beschreibung ist in ihrer Art nur beispielhaft und soll die vorliegende Offenbarung, Anwendung oder Nutzungen nicht beschränken. Es sollte sich verstehen, dass in allen Zeichnungen entsprechende Bezugszeichen gleiche oder entsprechende Teile und Merkmale bezeichnen.
Bezug nehmend auf die Figuren ist bei 20 ein CV-Gelenk als Ganzes dargestellt. Das CV-Gelenk 20 ist dafür eingerichtet, Drehmoment zwischen einem ersten Ende 35 einer ersten Welle 22 und einer zweiten Welle 24 bei verschiedenen Drehzahlen, Gelenkwinkeln (α) und axialen Teleskopstellungen zu übertragen. In einer beispielhaften Ausführungsform kann auch ein (nicht dargestelltes) zweites CV-Gelenk mit einem (nicht dargestellten) zweiten Ende der ersten Welle gekoppelt und dafür eingerichtet sein, Drehmoment zwischen der ersten Welle 22 und einer (nicht dargestellten) dritten Welle bei verschiedenen Drehzahlen, Winkeln und Teleskopstellungen zu übertragen. Die Verwendung einer ersten Welle 22, die für die Verwendung mit einem CV-Gelenk 20 ausgestaltet ist und auch für die Verwendung mit einem zweiten CV-Gelenk ausgestaltet sein kann, kann in jeder geeigneten Anwendung genutzt werden, die eine Übertragung eines Drehmoments entlang einer Reihe von Wellen erfordert, und ist besonders geeignet zur Verwendung in Achsantriebswellen von Fahrzeugen und ist besonders nützlich im Antriebsstrang von Fahrzeugen mit Vorderradantrieb zwischen dem Getriebedifferential und den antreibenden Rädern als Innen- und Außen-CV-Gelenke. Es sollte jedoch festgestellt werden, dass das CV-Gelenk 20 oder eine erste Welle 22, die das erste CV-Gelenk 20 und ein (nicht dargestelltes) zweites CV-Gelenk enthält, unter anderen Umständen genutzt werden kann, unter denen ein Drehmoment zwischen Wellen übertragen werden muss, die auslenken (das heißt sich in Bezug aufeinander bewegen, besonders jene, bei denen die Wellen in Bezug aufeinander gewinkelt oder teleskopartig verschoben oder beides werden können). Es wird auch festgestellt, dass das erste CV-Gelenk 20 und das zweite CV-Gelenk die gleiche Größe und Gelenkausgestaltung oder eine verschiedene Größe und Gelenkausgestaltung aufweisen können. Da das zweite CV-Gelenk mit dem CV-Gelenk 20 identisch sein kann und als dessen Spiegelbild auf der ersten Welle 22 veranschaulicht werden könnte, ist die Beschreibung des CV-Gelenks 20 hierin gleichermaßen anwendbar auf das zweite CV-Gelenk und die erste Welle 22, und eine separate Veranschaulichung wird nicht geliefert.
Wie in 1–3 veranschaulicht, weist die zweite Welle 24 ein Gelenkgehäuse 26 auf, das an einem Ende der zweiten Welle 24 angeordnet ist. Die zweite Welle 24 kann von jeder beliebigen geeigneten Wellenausgestaltung einschließlich massiver, hohler und teilweise hohler Wellenausgestaltungen sein. Die zweite Welle 24 ist um eine zweite Längsachse 28 drehbar. Das Gelenkgehäuse 26 enthält mehrere, radial und in Umfangsrichtung beabstandete Rillen 30, die innerhalb einer zentralen Bohrung 27 des Gelenkgehäuses 26 angeordnet sind. Die Rillen 30 erstrecken sich entlang der zweiten Längsachse 28. Wie dargestellt definiert das Gelenkgehäuse 26 drei Rillen 30, die sowohl radial als auch in Umfangsrichtung äquidistant voneinander um die zweite Längsachse 28 radial und in Umfangsrichtung beabstandet (das heißt um die zweite Längsachse 28 um 120 Grad voneinander beabstandet) sind. Es ist jedoch festzustellen, dass das Gelenkgehäuse 26 irgendeine andere Anzahl Rillen 30 größer 3, wie zum Beispiel 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr Rillen 30 definieren kann, falls Designüberlegungen dies erfordern.
Die erste Welle 22 enthält einen Achsteil 32 und an einem Ende einen vergrößerten Taschenendteil wie zum Beispiel ein Taschenende 34 in der beispielhaften Ausführungsform der 1–3. In einer beispielhaften Ausführungsform kann die erste Welle 22 auch einen (nicht dargestellten) vergrößerten zweiten Taschenendteil auf einem gegenüberliegenden Ende der ersten Welle 22 aufweisen. Die erste Welle 22 kann von jeder beliebigen geeigneten Wellenausgestaltung einschließlich massiver, (nicht dargestellter) hohler und (nicht dargestellter) teilweise hohler Wellenausgestaltungen sein. Das Taschenende 34 ist nahe einem Ende 35 des Achsteils 32 innerhalb des Gelenkgehäuses 26 der zweiten Welle 24 angeordnet. Das Taschenende 34 ist in Bezug auf die zweite Welle 24 beweglich; dies schließt eine teleskopartige oder axiale Bewegung und Winkelbewegung über einen Gelenkwinkel (α) ein. Die erste Welle 22 ist um eine erste Längsachse 36 drehbar. Das Taschenende 34 definiert mehrere Taschen 38, die um die erste Längsachse 36 radial und in Umfangsrichtung in einer komplementären Ausrichtung in Bezug auf die Vielzahl erster Rillen 30 angeordnet sind. Als solche ist die Anzahl Taschen 38 gleich der Anzahl erster Rillen 30. Wie dargestellt ist die Anzahl Taschen 38 gleich drei, wobei die drei Taschen 38 äquidistant voneinander um die erste Längsachse 36 radial und in Umfangsrichtung beabstandet sind, das heißt die drei Taschen 38 sind um die erste Langsachse 36 radial um 120 Grad voneinander beabstandet. Es sollte festgestellt werden, dass die Anzahl Taschen 30 von der hierin dargestellten und beschriebenen verschieden sein kann, aber gleich der Anzahl Rillen 30 ist, die durch das Gelenkgehäuse 26 definiert wird. Während die erste Welle 22 um die erste Längsachse 36 dreht und das CV-Gelenk 20 auslenkt (das heißt während die erste Welle 22 in Bezug auf die zweite Welle 24 auslenkt, rollen überdies die Laufkugeln 40 entlang den Rillen 30 und drehen innerhalb der Taschen 38).
Das CV-Gelenk 20 enthält mehrere Laufkugeln 40, wobei je eine der Laufkugeln 40 in einer der Taschen 38 und einer der Rillen 30 drehbar angeordnet ist. Mit anderen Worten ist jede der Laufkugeln 40 teilweise innerhalb einer der Taschen 38 angeordnet und teilweise innerhalb einer der Rillen 30, die der Tasche 38 gegenüber liegt, angeordnet. Die Laufkugeln 40 können jede geeignete Ausgestaltung aufweisen. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Laufkugeln 40 sphärisch sein und einen Krümmungsradius (r_b) haben. Die Laufkugeln 40 sind dafür eingerichtet, Drehmoment zwischen der zweiten Welle 24 und der ersten Welle 22 zu übertragen, während sie sich innerhalb des Gelenkgehäuses 26 bewegen. Dies schließt eine Drehbewegung ein, während die zweite Welle 24 um die zweite Längsachse 28 gedreht wird und die erste Welle 22 um die erste Längsachse 36 gedreht wird. Es schließt auch eine Bewegung ein, die mit einer Auslenkung der ersten Welle 22, zweiten Welle 24 und des CV-Gelenks 20 verbunden ist. Während die erste Welle 22 und zweite Welle 24 in Bezug aufeinander gewinkelt werden, sind die Laufkugeln 40 so ausgebildet, dass sie entlang den Rillen 30 rollen und innerhalb der Taschen 38 drehen. Es schließt auch eine teleskopartige axiale Bewegung ein, die mit einer axialen Verschiebung der ersten Welle 22 in Bezug auf die zweite Welle 24 verbunden ist. Während sich die erste Welle 22 in Bezug auf die zweite Welle 24 axial bewegt, sind die Laufkugeln 40 dafür ausgebildet, entlang den Rillen 30 zu rollen und innerhalb der Taschen 38 zu drehen. Das CV-Gelenk 20 ist dafür eingerichtet, irgendeine dieser Bewegungen individuell oder gleichzeitig, einschließlich einer gleichzeitigen Dreh-, Winkel- und Axialbewegung zu liefern.
Das Taschenende 34 der ersten Welle 22 ist in Bezug auf den Achsteil 32 der ersten Welle 22 radial vergrößert und kann dafür ausgestaltet sein, die Taschen 38 radial unterzubringen. Dementsprechend weist das Taschenende 34 der ersten Welle 22 einen Durchmesser quer zur ersten Längsachse 36 auf, der größer als ein Durchmesser des Achsteils 32 der ersten Welle 22 quer zur ersten Längsachse 36 ist. Mit anderen Worten ist das Taschenende 34 der ersten Welle 22 größer als der Achsteil 32 der ersten Welle 22. In einer beispielhaften Ausführungsform kann das Taschenende 34 teilweise sphärisch sein.
Die Taschen 38 können jede beliebige geeignete Ausgestaltung oder Form aufweisen, die es erlaubt, dass die Laufkugeln 40 in Verbindung mit einer Bewegung des CV-Gelenks 20 wie hierin beschrieben innerhalb der Taschen drehen. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Taschen 38 teilweise oder semisphärisch mit einem Krümmungsradius (r_p) sein. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform können die Taschen 38 teilweise sphärisch sein und Krümmungsradien aufweisen, die in Richtungen orthogonal zu den Mittelachsen 44 der Taschen 38 und Laufkugeln 40 variieren. Die Mittelachsen 44 gehen durch die Mitten 46 der Laufkugeln 40 und Mitten der Krümmungen der Taschen 38 und schneiden orthogonal die zweite Längsachse 36. Die Krümmungsradien der Taschen 38 in einer Richtung orthogonal zu den Mittelachsen 44 und parallel zur ersten Längsachse 36 können zum Beispiel von den Krümmungsradien der Taschen 38 in einer Richtung orthogonal zu den Mittelachsen 44 und ersten Längsachse 36 verschieden sein. Die Krümmung der Taschen 38 kann ausgewählt werden, um die gewünschte Konformität der Taschen 38 mit den Laufkugeln 40 und umgekehrt zu liefern. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Radien der Taschen 38 so ausgewählt werden, dass sie größer als die Radien der jeweiligen Laufkugeln 40 sind, mit denen die gekoppelt sind. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform kann jede der Kugeltaschen 30 eine nicht sphärische Form aufweisen. Zum Beispiel kann ein Abschnitt oder Bogen eines gotischen Gewölbes, der um eine zentrale Taschenachse 44 gedreht wird, die nicht sphärische Form der Kugeltaschen 36 definieren. In einem anderen Beispiel kann ein Abschnitt oder Bogen einer Ellipse, der um die zentrale Taschenachse 44 gedreht wird, die nicht sphärische Form der Kugeltaschen 36 definieren. In noch einem weiteren Beispiel kann ein Abschnitt oder Bogen einer Parabel, der um die zentrale Taschenachse 44 gedreht wird, die nicht sphärische Form der Kugeltaschen 36 definieren. Es sollte festgestellt werden, dass viele andere nicht sphärische gekrümmte Formen der Taschen 36 ebenfalls definiert werden können, einschließlich nicht sphärischer gekrümmter Formen, die von den oben beschriebenen beispielhaften Formen verschieden sind.
Wie in 5 veranschaulicht ist, enthält jede der Taschen 38 zumindest ein ausgespartes Schmiermittelreservoir 42. In einer beispielhaften Ausführungsform ist das Schmiermittelreservoir 42 an einem Boden 41 der Taschen 38 entlang einer Mittelachse 44 der Tasche 38 angeordnet. In einer anderen beispielhaften Ausführungsform ist das ausgesparte Schmiermittelreservoir 42 konzentrisch um die zentrale Taschenachse 44 am Boden der Tasche 38. Das ausgesparte Schmiermittelreservoir 42 kann jedoch an anderen erwünschten Stellen innerhalb der Tasche 38 angeordnet sein, einschließlich an Stellen, die aus der zentralen Taschenachse 44 versetzt sind. Das ausgesparte Schmiermittelreservoir 42 kann an jeder beliebigen gewünschten Stelle innerhalb der Kugeltasche 38 gelegen sein, einschließlich entlang der Seitenwand 39 oder am Boden 41 der Tasche. Während die Kugeltasche 38 zumindest ein ausgespartes Schmiermittelreservoir 42 enthält, können innerhalb jeder Kugeltasche 38 mehrere ausgesparte Schmiermittelreservoire 42 angeordnet werden.
Das ausgesparte Schmiermittelreservoir 42 definiert einen Hohlraum zum Speichern eines Schmiermittels 45, 5. Jedes geeignete Schmiermittel 45 kann verwendet werden, einschließlich Schmierfett oder einer Mischung verschiedener Schmierrezepturen. Sogar mit der engen Konformität zwischen den Taschen 38 und den Laufkugeln 40 wird dementsprechend die Grenzfläche zwischen den Taschen 38 und den Laufkugeln 40 ausreichend geschmiert, um ein Verarmen [engl. starving] der Lagerflächen der Laufkugeln 40 und Kugeltaschen 38 zu vermeiden und die einwandfreie Funktion des CV-Gelenks 20 zu bewahren. Das Schmiermittelreservoir 42 kann mit einem Schmiermittel 45 in Verbindung mit dem Zusammenbau des CV-Gelenks 20 gefüllt werden. Das Schmiermittelreservoir 42 kann auch dazu dienen, Schmiermittel 45 einzufangen, während die Laufkugel 40 innerhalb der Tasche 38 dreht. Zum Beispiel können Laufkugeln 40 Schmiermittel 45 akkumulieren, das in einer (nicht dargestellten) Manschette oder einer anderen (nicht dargestellten) Vorrichtung gespeichert ist, die genutzt wird, um das CV-Gelenk 20 auf ihren freien Flächen zu umschließen (jenen Flächen, die mit der Tasche 38 oder Rille 30 nicht in Kontakt stehen), und das Schmiermittel 45 kann durch die Drehung der Laufkugeln 40 innerhalb der Taschen 38 zum Schmiermittelreservoir befördert werden. Das Schmiermittelreservoir 42 kann jede geeignete Form und Größe aufweisen, um das Schmiermittel 45 darin zu speichern. Wie in 6A–6C veranschaulicht ist, kann das Schmiermittelreservoir 42 eine zylindrische Aussparung (6A), eine kegelstumpfartige Aussparung (6B) oder semisphärische Aussparung (6C) oder eine Kombination davon umfassen. Das Schmiermittelreservoir 42 kann auch eine Form haben, die von jenen, die in den Zeichnungen dargestellt sind, abweicht.
Das ausgesparte Schmiermittelreservoir 42 ist insbesondere nützlich in CV-Gelenken 20, wo die Kugeltaschen 38 eng konform sind zu den Laufkugeln 40, einschließlich Gelenken, wo peripher beabstandete, radiale zentrale Taschenachsen 44 durch die Mitten der Laufkugeln 40 und Kugeltaschen 38 gehen und senkrecht zur ersten Langsachse 36 angeordnet sind, und ferner einschließlich Gelenken, wo jede Laufkugel 40 ihre jeweilige Kugeltasche 38 entlang einer ringförmigen Kontaktgrenzfläche berührt (das heißt ein kreisförmiger Kontaktring, der sich um die Kugeltasche 38 erstreckt). Die enge Konformität der Kugeltaschen 38 und Laufkugeln 40, die mit dem hierin beschriebenen CV-Gelenk 20 möglich ist, kann unter Bezugnahme auf ein Konformitätsverhältnis veranschaulicht werden. Das Konformitätsverhältnis (C) ist definiert als der Radius der Kugeltasche (r_p), geteilt durch den Radius der Laufkugel (r_b) oder C = r_p/r_b. Falls der Radius der Tasche gleich dem Radius der Laufkugel ist, ist folglich das Konformitätsverhältnis gleich 1. Das Konformitätsverhältnis kann auch beschrieben werden in Form von zwei prinzipiellen Konformitätsverhältnissen, welche in wechselseitig senkrechten Ebenen liegen, einschließlich der prinzipiellen Krümmungsradien der Tasche wie oben beschrieben. Das erste prinzipielle Konformitätsverhältnis (C₁) kann entlang einer Ebene senkrecht zur ersten Längsachse 36 gemessen werden. Das zweite prinzipielle Konformitätsverhältnis (C₂) kann entlang einer Ebene parallel zur ersten Längsachse 36 gemessen werden, die so orientiert ist, dass sie ein Liniensegment 48, 5, enthält, das von der Mitte 46 der sphärischen Laufkugel 40 zu einem anfänglichen Berührungspunkt 50, 5, zwischen der sphärischen Laufkugel 40 und der Kugeltasche 38 verläuft. Die Verwendung des ausgesparten Schmiermittelreservoirs 42 ermöglicht die Verwendung von Laufkugeln 40 und Kugeltaschen 38, die eng zueinander konform sind, einschließlich jener mit ersten und zweiten Konformitätsverhältnissen von etwa 1,01 bis etwa 1,04. Die Verwendung des ausgesparten Schmiermittelreservoirs 42 vermeidet hohe Reibung zwischen den Laufkugeln 40 und Kugeltaschen 38, die andernfalls in Gelenken mit enger Konformität der Laufkugeln 40 und Kugeltaschen 38 ohne die Nutzung des ausgesparten Schmiermittelreservoirs 45 und die Fähigkeit, Schmiermittel 45 an die Stellen hoher Reibung der Grenzfläche zwischen ihnen, einschließlich Kontaktpunkten oder Lagerflächen zwischen ihnen, zu liefern, auftreten würde.
Wie in 7 veranschaulicht, kann das CV-Gelenk 20 durch ein Verfahren 100 hergestellt werden, das beinhaltet ein Ausbilden 110 einer ersten drehbaren Welle 22, die eine erste Längsachse 36 hat und die einen Achsteil 32 aufweist, der an einem Ende davon ein vergrößertes Taschenende 34 aufweist. Das Ausbilden 110 kann herkömmliche Metallformgebungsprozesse zum Formen solch einer Welle wie zum Beispiel verschiedene Formen des Schmiedens und der maschinellen Bearbeitung nutzen. Das Verfahren 100 kann auch einschließen ein Ausbilden 120 mehrerer, einwärts verlaufender Bohrungen 43, die an einem Ende davon Schmiermittelreservoire 42 enthalten, in den vergrößerten Taschenteil 34 entlang peripher beabstandeter, radial verlaufender zentraler Taschenachsen 44 bis zu einer Bohrungstiefe (d₁), 5. Das Verfahren 100 kann auch beinhalten ein Ausbilden 130 mehrerer, sich einwärts erstreckender Kugeltaschen 38, die um die zentralen Taschenachsen 44 angeordnet sind, bis zu einer Taschentiefe (d₂), 5, wobei die Bohrungstiefe (d₁) größer als die Taschentiefe (d₂) ist, wodurch ein ausgespartes Schmiermittelreservoir 42 geschaffen wird. Das Verfahren 100 kann zum Beispiel wie in 5 gezeigt verwendet werden, um ein Schmiermittelreservoir 42 vorzusehen, das am Boden 41 der Tasche 38 konzentrisch mit der zentralen Taschenachse 44 angeordnet ist. Eine Anordnung des Schmiermittelreservoirs 42 an dieser Stelle innerhalb der Taschen 38 gestattet, dass das Schmiermittelreservoir 42 unter Verwendung eines Bohrpunktwerkzeugs gebildet wird, um Bohrungen 43 auszubilden, indem entlang der zentralen Taschenachse 44 in die erste Welle 22 gebohrt wird. Die Taschen 38 können dann danach durch maschinelles Bearbeiten gebildet werden. Gemäß dem Verfahren 100 wird ein Ausbilden 120 der Bohrungen 43 und Schmiermittelreservoire 42 vor einem Ausbilden 130 der Taschen 38 vorgenommen. Nach einem Ausbilden 120 der Bohrungen 43 und Schmiermittelreservoire 42 kann das Ausbilden 130 der Taschen 38 wie zum Beispiel durch maschinelle Bearbeitung unter Verwendung einer Fräse bewerkstelligt werden. Da das Schmiermittelreservoir 42 zuerst am Boden der Tasche 38 gebildet wird und sich in das Taschenende 34 der ersten Welle 22 weiter als die Tasche 38 erstreckt, muss die Fräse, die genutzt wird, um die Tasche 38 auszubilden, kein Material an der Spitze der Fräse entfernen, da dieses Material durch das Bohrpunktwerkzeug während der Ausbildung des Schmiermittelreservoirs 42 schon entfernt wurde. Dies ist vorteilhaft, weil die Geschwindigkeit der die Tasche 38 bildenden Fräse bei der Mitte der Fräse Null ist, was es der Fräse erschwert, Material nahe ihrer Mitte zu entfernen. Durch Entfernen des Materials an der Mitte der Fräse, indem Bohrungen 43 und Schmiermittelreservoire 42 zuerst ausgebildet werden, werden die Effizienz und Genauigkeit der Fräse und dadurch des Fräsprozesses, um die Taschen 38 zu bilden, erhöht. Dies erhöht auch die Lebensdauer der Fräse und zugeordneten Werkzeuge.
Es sollte festgestellt werden, dass die Ausdrücke Punktbohrwerkzeug und Fräse weit interpretiert werden sollten, sodass alle geeigneten Werkzeuge zur maschinellen Bearbeitung eingeschlossen sind, die bei Fräs- und Bohrvorgängen gewöhnlich genutzt werden. Dementsprechend sollte das Verfahren zum Ausbilden 120 der Bohrungen 43 und ausgesparten Schmiermittelreservoire 42 und Ausbilden 130 der Taschen 38 innerhalb der ersten Welle 22, oben beschrieben, weit interpretiert werden, sodass die Schritte eines Ausbildens dieser Merkmale mit irgendeinem beliebigen Werkzeugeingeschlossen sind, einschließlich zum Beispiel eines Bohrens der Taschen 38 und Fräsens der Bohrungen 43 und ausgesparten Schmiermittelreservoire 42, und sollte nicht dahingehend verstanden werden, das Ausbilden 120 der Bohrungen 43 oder Ausbilden 130 der Taschen 38 auf irgendeinen spezifischen Werkzeugtyp zu beschränken.
Das Verfahren 100 kann auch einschließen ein Einbringen 140 eines Schmiermittels 45 wie zum Beispiel eines Schmierfetts in das Schmiermittelreservoir 42. Das Verfahren 100 kann ferner beinhalten ein Anordnen 150 einer entsprechenden Vielzahl sphärischer Kugeln in den Kugeltaschen und Einsetzen 160 der ersten Welle 22 und Kugeln 40 in ein Gelenkgehäuse 26, das auf einem Ende 29 der zweiten drehbaren Welle 24 angeordnet ist, wie hierin beschrieben wurde. Die zweite drehbare Welle 24 hat ein Gelenkgehäuse 26 mit einer zentralen Bohrung 27, angeordnet um eine zweite Längsachse 28, und mehrere, sich axial erstreckende, in Umfangsrichtung und radial beabstandete, darin um die zweite Längsachse 28 angeordnete Kugelrillen 30. Das Gelenkgehäuse 26 ist über dem vergrößerten Taschenende 34 angeordnet, mit der entsprechenden Vielzahl von in den Kugelrillen 30 angeordneten Kugeln 40, wodurch ein bewegliches CV-Gelenk 20 geschaffen wird, das dafür eingerichtet ist, einen Bereich einer Winkelbewegung und einen Bereich einer Axialbewegung der ersten Welle 22 in Bezug auf die zweite Welle 24 vorzusehen, wobei Schmiermittel 45 von den Schmiermittelreservoiren 42 während einer Bewegung des Gelenks an die jeweiligen Kugeln geliefert wird.
Alternativ dazu kann, wie in 8 veranschaulicht ist, das CV-Gelenk 20 hergestellt werden durch ein Verfahren 200, das einschließt ein Ausbilden 210 einer ersten drehbaren Welle 22, die eine erste Längsachse 36 hat und einen Achsteil 32 aufweist, der auf ein Ende 35 davon ein vergrößertes Taschenende 34 aufweist. Das Verfahren 200 beinhaltet auch ein Ausbilden 220 mehrerer, sich einwärts erstreckender Kugeltaschen 38 entlang den peripher beabstandeten, radial verlaufenden zentralen Taschenachsen 44 und Ausbilden 230 eines ausgesparten Schmiermittelreservoirs 42 in jeder der Kugeltaschen 38. Das Verfahren 200 kann auch beinhalten ein Einbringen 230 eines Schmiermittels 45 wie zum Beispiel Schmierfetts in das Schmiermittelreservoir 42. Das Verfahren 200 kann ferner beinhalten ein Anordnen 250 einer entsprechenden Vielzahl sphärischer Kugeln in den Kugeltaschen und Einsetzen 260 der ersten Welle 22 und Kugeln 40 in ein Gelenkgehäuse 26, das an einem Ende 29 der zweiten drehbaren Welle 24 angeordnet ist, wie hierin offenbart ist. Die zweite drehbare Welle 24 hat ein Gelenkgehäuse 26 mit einer zentralen Bohrung 27, angeordnet um die zweite Langsachse 28, und mehreren, sich axial erstreckenden, in Umfangsrichtung und radial beabstandeten, darin um die zweite Längsachse 28 angeordneten Kugelrillen 30. Das Gelenkgehäuse 26 wird über dem vergrößerten Taschenende 34 mit der entsprechenden Vielzahl von in den Kugelrillen 30 angeordneten Kugeln 40 angeordnet, wodurch ein bewegliches CV-Gelenk 20 geschaffen wird, das dafür eingerichtet ist, einen Bereich einer Winkelbewegung und einen Bereich einer Axialbewegung der ersten Welle 22 in Bezug auf die zweite Welle 24 vorzusehen, wobei Schmiermittel 45 von den Schmiermittelreservoiren 42 während einer Bewegung des Gelenks an die jeweiligen Kugeln geliefert wird.
Obgleich die Erfindung mit Verweis auf beispielhafte Ausführungsformen beschrieben wurde, versteht es sich für den Fachmann, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können und Äquivalente für deren Elemente substituiert werden können, ohne vom Umfang der Erfindung abzuweichen. Außerdem können viele Modifikationen vorgenommen werden, um eine bestimmte Situation oder Material an die Lehren der Erfindung anzupassen, ohne von ihrem wesentlichen Umfang abzuweichen. Daher soll die Erfindung nicht auf die besonderen Ausführungsformen beschränkt sein, die als das beste Verfahren offenbart wurden, die zum Ausführen dieser Erfindung in Betracht gezogen werden, sondern die Erfindung wird alle Ausführungsformen einschließen, die in den Umfang der vorliegenden Anmeldung fallen.

Claims

Gleichlaufgelenk, mit einer ersten drehbaren Welle mit einer ersten Längsachse, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, der an einen Ende davon ein vergrößertes Taschenende hat, wobei das Taschenende eine Vielzahl von in Umfangsrichtung und radial beabstandeten, darin ausgebildeten Kugeltaschen aufweist; einer entsprechenden Vielzahl von in den Kugeltaschen angeordneten sphärischen Kugeln; und einer zweiten drehbaren Welle mit einer zweiten Langsachse und mit einem Gelenkgehäuse, das an einem Ende davon angeordnet ist, wobei das Gelenkgehäuse eine zentrale Bohrung mit einer entsprechenden Vielzahl von sich axial erstreckenden, in Umfangsrichtung und radial beabstandeten, darin um die zweite Längsachse angeordneten Kugelrillen aufweist, wobei das Gelenkgehäuse über dem Taschenende mit der entsprechenden Vielzahl von in den Kugelrillen angeordneten Kugeln angeordnet ist, wodurch ein Gelenk geschaffen ist, das dafür eingerichtet ist, einen Bereich einer Winkelbewegung und einen Bereich einer Axialbewegung der ersten Welle in Bezug auf die zweite Welle zu schaffen, wobei in jeder der Vielzahl von Kugeltaschen ein ausgespartes Schmiermittelreservoir ausgebildet ist, wobei in dem Schmiermittelreservoir ein Schmiermittel angeordnet ist.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, wobei jede der Vielzahl Kugeltaschen mehrere ausgesparte Schmiermittelreservoire aufweist, die in der Taschenoberfläche ausgebildet sind.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren Taschen eine radial verlaufende Taschenachse aufweist und das ausgesparte Schmiermittelreservoir auf der Taschenachse angeordnet ist.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren Taschen eine radial verlaufende Taschenachse aufweist und das ausgesparte Schmiermittelreservoir von der Taschenachse versetzt ist.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren Kugeltaschen semisphärisch ist mit einem Krümmungsradius (r_p) und jede der sphärischen Kugeln einen Krümmungsradius (r_b) aufweist, ein Konformitätsverhältnis (C) definiert ist durch C = r_p/r_b und das Konformitätsverhältnis der Taschen und Kugeln etwa 1,01 bis etwa 1,04 beträgt.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, wobei jede der mehreren Kugeltaschen eine nicht sphärische Form hat.
Verfahren zum Herstellen eines Gleichlaufgelenks, mit den Schritten: Ausbilden einer ersten drehbaren Welle mit einer ersten Längsachse, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, der an einem Ende davon ein vergrößertes Taschenende hat; Ausbilden einer Vielzahl von einwärts verlaufenden Bohrungen in das vergrößerte Taschenende entlang peripher beabstandeter, radial verlaufender Taschenachsen bis zu einer Bohrungstiefe; und Ausbilden einer Vielzahl von sich einwärts erstreckenden Kugeltaschen, die um die Taschenachsen angeordnet sind, bis zu einer Taschentiefe, wobei die Bohrungstiefe größer ist als die Taschentiefe, wodurch ein ausgespartes Schmiermittelreservoir geschaffen wird.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner das Einbringen eines Schmiermittels in das Schmiermittelreservoir umfasst.
Verfahren nach Anspruch 7, das ferner umfasst: Anordnen einer entsprechenden Vielzahl von sphärischen Kugeln in den Kugeltaschen; und Einsetzen der ersten Welle und Kugeln in ein Gelenkgehäuse, das an einem Ende einer zweiten drehbaren Welle angeordnet ist, mit einer zweiten Längsachse, wobei das Gelenkgehäuse eine zentrale Bohrung mit einer entsprechenden Vielzahl von sich axial erstreckenden, in Umfangsrichtung und radial beabstandeten, darin um die zweite Längsachse angeordneten Kugelrillen aufweist, wobei das Gelenkgehäuse über dem Taschenende mit der entsprechenden Vielzahl von in den Kugelrillen angeordneten Kugeln angeordnet ist, wodurch ein bewegliches Gelenk geschaffen wird, das dafür eingerichtet ist, einen Bereich einer Winkelbewegung und einen Bereich einer Axialbewegung der ersten Welle in Bezug auf die zweite Welle zu schaffen, wobei Schmiermittel von den Schmiermittelreservoiren während einer Bewegung des Gelenks an die jeweiligen Kugeln und Kugeltaschen geliefert wird.
Verfahren zum Herstellen eines Gleichlaufgelenks, das umfasst: Ausbilden einer ersten drehbaren Welle mit einer ersten Längsachse, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, der an einem Ende davon ein vergrößertes Taschenende hat; Ausbilden einer Vielzahl von sich einwärts erstreckenden Kugeltaschen entlang peripher beabstandeter, radial verlaufender Taschenachsen; und Ausbilden eines ausgesparten Schmiermittelreservoirs in jeder der Kugeltaschen.