DE102010013006A1

DE102010013006A1 - Gleichlaufgelenk

Info

Publication number: DE102010013006A1
Application number: DE102010013006A
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: 2009-03-27
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-04-28
Also published as: US20110077090A1; CN101846138B; US8251828B2; CN101846138A; BRPI1000951A2

Abstract

Ein Gleichlaufgelenk wird offenbart, das eine erste drehbare Welle mit einem Achsteil, der an einem Ende davon ein vergrößertes Taschenende aufweist, wobei das Taschenende eine Vielzahl von in Umfangsrichtung und radial beabstandeten Kugeltaschen aufweist; eine entsprechende Vielzahl sphärischer Kugeln, die in den Kugeltaschen angeordnet sind; und eine zweite drehbare Welle mit einem Gelenkgehäuse, wobei das Gelenkgehäuse eine zentrale Bohrung mit einer entsprechenden Vielzahl von axial verlaufenden, in Umfangsrichtung und radial beabstandeten Kugelrillen aufweist, die um die zweite Längsachse angeordnet sind, und einer Basis, wobei das Gelenkgehäuse über dem Taschenende mit der entsprechenden Vielzahl von in den Rillen angeordneten Kugeln angeordnet ist, wodurch das Gelenk einen Bereich einer Winkel- und Axialbewegung der ersten Welle in Bezug auf die zweite Welle schafft, wobei jede der Vielzahl von Kugeltaschen einen Teil der Tasche mit einem Konformitätsverhältnis C größer als etwa 1,04 aufweist.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit Seriennummer 61/164,246, die am 27. März 2009 eingereicht wurde.
GEBIET DER ERFINDUNG
Die betreffende Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Gleichlauf-(CV)-Gelenk und insbesondere auf ein CV-Gelenk mit Kugeln und Taschen und noch spezieller auf CV-Gelenke mit Kugeln und Taschen, die ein gesteuertes Konformitätsverhältnis aufweisen.
HINTERGRUND
Gleichlaufgelenke werden typischerweise in Achsantriebswellen von Fahrzeugen und besonders in Fahrzeugen mit Vorderradantrieb zwischen dem Getriebedifferential und dem antreibenden Rad verwendet. Die CV-Gelenke übertragen ein Drehmoment bei verschiedenen Drehzahlen, Winkeln und Teleskopstellungen zwischen einem ersten Wellenelement und einem zweiten Wellenelement.
Die gegenwärtige Entwicklung auf dem Gebiet von CV-Gelenken ist in erster Linie gerichtet auf ein Verbessern der Leistung des CV-Gelenks, indem das Drehmomentübertragungsvermögen des CV-Gelenks erhöht und Geräusch und Vibration des CV-Gelenks reduziert werden. Die verbesserte Leistung des CV-Gelenks hat erhöhte Kosten zur Folge, um das CV-Gelenk herzustellen. Es besteht jedoch noch ein Bedarf an kostengünstigen und einfach hergestellten CV-Gelenken.
Es gibt viele Arten von CV-Gelenken. Eine CV-Gelenkausführung enthält eine erste drehbare Welle, die einen Achsteil und ein Taschenende aufweist, das an einem Ende des Achsteils angeordnet ist. Die erste Welle ist um eine erste Längsachse drehbar. Das Taschenende ist innerhalb 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 sich entlang der zweiten Längsachse erstrecken. 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 Ausführung angeordnet sind, die komplementär ist in Bezug auf die mehreren Rillen. Als solche ist die Anzahl Taschen gleich der Anzahl Rillen. Das CV-Gelenk enthält eine Vielzahl sphärischer Laufkugeln, wobei eine Laufkugel innerhalb 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 axiale Hubverstellung oder Winkelung bewegt wird), rollen die Laufkugeln entlang den Rillen hin und her und drehen innerhalb der Taschen.
Die Laufkugeln weisen eine sphärische Form auf. Die Taschen weisen eine nicht sphärische Form auf und können durch einen gotischen Gewölbebogen definiert werden, der um eine Mittelachse jeder der Laufkugeln gedreht wird. Die Mittelachse von jeder der Laufkugeln geht durch eine Mitte der Laufkugeln und die zweite Längsachse und ist senkrecht zur zweiten Längsachse angeordnet. Jede der Laufkugeln berührt die Taschen entlang einer ringförmigen Kontaktstelle, das heißt einem kreisförmigen linearen Ring, der um die Tasche verläuft.
Das CV-Gelenk weist ein Konformitätsverhältnis C auf, das definiert ist als der Radius der Tasche, r_p, geteilt durch den Radius der Laufkugel, r_b, sodass C = r_p/r_b gilt. Es sollte festgestellt werden, dass, falls der Radius der Taschen gleich dem Radius der Laufkugel ist, das Konformitätsverhältnis gleich 1 ist. Das Konformitätsverhältnis kann beschrieben werden vermittels zweiter Haupt-Konformitätsverhältnisse, welche in gegenseitig senkrechten Ebenen gemessen werden, die Haupt-Krümmungsradien der Tasche enthalten. Das erste Haupt-Konformitätsverhältnis oder Quer-Konformitätsverhältnis wird entlang einer Ebene senkrecht zur ersten Längsachse gemessen. Das zweite Haupt-Konformitätsverhältnis oder Axial-Konformitätsverhältnis wird gemessen entlang einer Ebene parallel zur ersten Längsachse und senkrecht zur Mittelachse der Kugel und Tasche. Diese Verhältnisse werden an dem Kontaktpunkt der Kugel und der Tasche gemessen.
Das Konformitätsverhältnis für CV-Gelenke mit sphärischen Taschen liegt typischerweise zwischen 1,01 und 1,04, was sowohl das Axial-Konformitätsverhältnis als auch das Quer-Konformitätsverhältnis einschließt. Bei der Ausführung der oben beschriebenen CV-Gelenke, das heißt CV-Gelenke der Kugel- und Taschen-Ausführung, erzeugen beide Haupt-Konformitätsverhältnisse zwischen den Taschen und den Laufkugeln, die verhältnismäßig dicht liegen, einen höheren Reibungsbetrag als in den anderen Ausführungen von CV-Gelenken. Eine höhere Reibung innerhalb des CV-Gelenks reduziert die Gesamtleistung des CV-Gelenks und ist daher unerwünscht.
Folglich ist es wünschenswert, CV-Gelenke der Kugel- und Taschen-Ausführung mit reduzierter Reibung und verbesserter Gelenkleistung zu schaffen.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
In einer beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Gleichlaufgelenk geschaffen. Das Gelenk enthält eine erste drehbare Welle mit einer ersten Längsachse, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, der an einem Ende davon ein vergrößertes Taschenende hat, wobei das Taschenende mehrere in Umfangsrichtung und radial beabstandete, darin ausgebildete Kugeltaschen aufweist. Das Gelenk enthält auch eine entsprechende Vielzahl sphärischer Kugeln, die in den Kugeltaschen angeordnet sind. Das 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 Kugelrillen aufweist, die darin um die zweite Längsachse angeordnet sind, 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 einen Teil der Tasche mit einem Konformitätsverhältnis C größer als 1,04 aufweist.
In einer anderen beispielhaften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird ein Gleichlaufgelenk geschaffen. Das Gelenk enthält eine erste drehbare Welle mit einer ersten Längsachse, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, der an einem Ende davon ein vergrößertes Taschenende hat, wobei das Taschenende eine Vielzahl von in Umfangsrichtung und radial beabstandeten, darin ausgebildeten Kugeltaschen aufweist. Das Gelenk enthält auch eine entsprechende Vielzahl sphärischer Kugeln, die in Kugeltaschen angeordnet sind. Das 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 von axial verlaufenden, in Umfangsrichtung und radial beabstandeten Kugelrillen aufweist, die darin um die zweite Längsachse angeordnet sind, 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 axialen Bewegung der ersten Welle in Bezug auf die zweite Welle zu schaffen, wobei jede der Vielzahl Kugeltaschen einen Teil der Tasche mit einem Axial-Konformitätsverhältnis C_a und einem Quer-Konformitätsverhältnis C_t aufweist, und wobei zumindest eines von C_a oder C_t größer als 1,04 ist.
Die obigen Merkmale und Vorteile und andere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der Erfindung ohne weiteres ersichtlich, 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 auf die Zeichnungen verweist, in denen:
1 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform eines CV-Gelenks wie hierin offenbart ist;
2 eine zerlegte perspektivische Ansicht des CV-Gelenks von 1;
3 eine Querschnittsansicht des CV-Gelenks von 1 ist, gelegt entlang Schnitt 3-3 und dargestellt in einer ausgelenkten Ausführung;
4 eine fragmentarische Querschnittsansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer Kugel und einer Tasche wie hierin offenbart ist, gelegt senkrecht zu einer ersten Längsachse des CV-Gelenks;
5 eine perspektivische Ansicht einer beispielhaften Ausführungsform einer ersten Welle wie hierin offenbart ist;
6 eine Querschnittsansicht der ersten Welle von 5 gelegt entlang Schnitt 6-6 ist;
7 eine perspektivische Ansicht einer zweiten beispielhaften Ausführungsform einer ersten Welle wie hierin offenbart ist;
8 eine Querschnittsansicht der ersten Welle von 7 gelegt entlang Schnitt 8-8 ist; und
9 eine perspektivische Ansicht einer dritten beispielhaften Ausführungsform einer ersten Welle 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 Bezugsziffern 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 überträgt ein Drehmoment zwischen einer ersten Welle 22 und einer zweiten Welle 24 bei verschiedenen Drehzahlen, Winkeln und Teleskopstellungen. Das CV-Gelenk 20 wird typischerweise verwendet in Achsantriebswellen von Fahrzeugen und insbesondere in 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 unter anderen Umständen genutzt werden kann, unter denen ein Drehmoment zwischen Wellen übertragen werden muss, die in Bezug aufeinander auslenken, das heißt sich bewegen. Es sollte jedoch festgestellt werden, dass das CV-Gelenk 20, oder eine erste Welle 22, die ein erstes 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 verstellt oder beides werden können). Es wird auch festgestellt, dass das erste CV-Gelenk 20 und zweite CV-Gelenk die gleiche Größe und Gelenkausgestaltung oder eine verschiedene Größe und Gelenkausgestaltung aufweisen können. Da das zweite CV-Gelenk identisch zum CV-Gelenk 20 sein kann und als ein Spiegelbild davon auf der ersten Welle 22 veranschaulicht werden könnte, ist hierin die Beschreibung des CV-Gelenks 20 gleichermaßen anwendbar auf das zweite CV-Gelenk und die erste Welle 22, und eine separate Veranschaulichung wird nicht geliefert.
Eine 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 Langsachse 28 drehbar. Ein 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 Langsachse 28 radial und in Umfangsrichtung beabstandet (das heißt um die zweite Längsachse 28 um 120 Grad voneinander entfernt) sind. Es sollte jedoch festgestellt werden, dass das Gelenkgehäuse 26 irgendeine andere Anzahl Rillen 30 größer als 3, wie zum Beispiel 4, 5, 6, 7, 8 oder mehr Rillen 30 definieren kann, falls Designüberlegungen dies erfordern.
Die erste Welle 22 umfasst 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 nächst 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, 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 Längsachse 36 um 120 Grad voneinander entfernt. Es sollte festgestellt werden, dass die Anzahl Taschen 38 von der hierin dargestellten und beschriebenen verschieden sein kann, obgleich die Anzahl Rillen 30 ist, die durch das Gelenkgehäuse 26 definiert wird. Während die erste Welle 22 um die erste Langsachse 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 jede 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 gegenüberliegt, angeordnet. Die Laufkugeln 40 können jede geeignete Ausgestaltung aufweisen. In einer beispielhaften Ausführungsform können die Laufkugeln 40 sphärisch sein. 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 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 dafür eingerichtet, 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 axial in Bezug auf die zweite Welle 24 bewegt, sind die Laufkugeln 40 dafür eingerichtet, entlang den Rillen 30 zu rollen und innerhalb der Taschen 38 zu drehen. Das CV-Gelenk 20 ist dafür eingerichtet, irgendeine dieser Bewegungen einzeln 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 ist als ein Durchmesser des Achsteils 32 der ersten Welle 22 quer zur ersten Längsachse 36. 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.
Jede der Laufkugeln 40 weist eine sphärische Form und eine Mittelachse 42 auf. Die Mittelachse 42 geht durch eine Mitte 44 der Laufkugel 40 und die erste Längsachse 36 und ist senkrecht zur ersten Längsachse 36 angeordnet. Die Taschen 38 weisen eine nicht sphärische Form auf. Die nicht sphärische Form der Taschen 38 wird im Folgenden weiter beschrieben.
Das CV-Gelenk 20 weist ein Tasche/Kugel-Konformitätsverhältnis C auf, das definiert ist als der Radius der Tasche, r_p, geteilt durch den Radius der Laufkugel, r_b, oder C = r_p/r_b. Der Radius der Tasche 38 wird an dem Kontaktpunkt gemessen, wo die Laufkugel 40 die Tasche 38 berührt. Es sollte festgestellt werden, dass, falls der Radius der Tasche 38 an dem Kontaktpunkt gleich dem Radius der Laufkugel 40 ist, das Konformitätsverhältnis C gleich 1 ist. Ähnlich sollte festgestellt werden, dass, falls die Tasche 38 eine flache, Planare Oberfläche an der Kontaktstelle aufweist, wie zum Beispiel eine flache, Planare Oberfläche senkrecht zum Kontaktwinkel der Laufkugel 40, das heißt die flache Oberfläche ist senkrecht zum Radius der Laufkugel 40 an dem Kontaktpunkt, sich dann das Konformitätsverhältnis Unendlich nähert. Das Konformitätsverhältnis an einem Punkt, an welchem eine Laufkugel 40 ihre jeweilige Kugeltasche 38 berührt, kann auch bezüglich zweier Haupt-Konformitätsverhältnisse beschrieben werden, welche in gegenseitig senkrechten Ebenen gemessen werden, die Haupt-Krümmungsradien der Kugeltasche 38 enthalten. Das erste Haupt-Konformitätsverhältnis oder Quer-Konformitätsverhältnis C_t wird entlang einer Ebene senkrecht zur Langsachse 36 gemessen. Das zweite Haupt-Konformitätsverhältnis oder Axial-Konformitätsverhältnis C_a wird entlang einer Ebene parallel zur ersten Längsachse 36 gemessen. Das Konformitätsverhältnis kann auch unter Verwendung anderer Bezugssysteme beschrieben werden. Wie hierin verwendet kann, außer ein bestimmtes Bezugssystem wird beschrieben, ein Verweis auf das Konformitätsverhältnis ein beliebiges Bezugssystem einschließen oder auf ein Konformitätsverhältnis in einer beliebigen Richtung verweisen, wie zum Beispiel der Richtung einer Bewegung einer Laufkugel 40 innerhalb einer Tasche 38.
Wie in 4 dargestellt ist, können die Laufkugeln 40 die Taschen 38 an zwei Kontaktpunkten 45 berühren, die auf beiden Seiten der Mittelachse 42 liegen. Ein innerer Kontaktwinkel A ist definiert zwischen einem Paar radialer Linien 47, die von der Mitte 44 der Laufkugeln 40 zu den Kontaktpunkten 45 verlaufen. Der Kontaktwinkel A ist geringer als hundertachtzig Grad (180°) und liegt vorzugsweise näher zu einhundert Grad (100°).
Das hierin beschriebene CV-Gelenk 20 der Kugel- und Taschen-Ausführung weist eine sehr geringe Kontaktbelastung zwischen den Laufkugeln 40 und den Taschen 38 auf. Dementsprechend können die Konformitätsverhältnisse des CV-Gelenks 20 vorzugsweise auf einen größeren Wert als etwa 1,04 erhöht werden, um die Reibung zwischen den Laufkugeln 40 und den Taschen 38 zu reduzieren. Mit anderen Worten wird der Betrag der Reibung, die durch die innerhalb der Taschen 38 drehenden Kugeln erzeugt wird, reduziert, indem die Konformität zwischen den Taschen 38 und den Laufkugeln 40 verringert wird, das heißt indem die Taschen 38 so geformt werden, dass sie weniger ähnlich geformt sind als die sphärischen Laufkugeln 40.
Die vorliegende Erfindung kann ausgeführt werden, indem das erste Konformitätsverhältnis oder Quer-Konformitätsverhältnis C_t entlang einer Ebene senkrecht zur ersten Langsachse 36 erhöht wird, indem das zweite Konformitätsverhältnis oder Axial-Konformitätsverhältnis C_a entlang einer Ebene parallel zur ersten Längsachse 36 und senkrecht zur Mittelachse 42 der Laufkugeln 40 erhöht wird oder indem sowohl das erste Konformitätsverhältnis als auch das zweite Konformitätsverhältnis auf einen größeren Wert als etwa 1,04 erhöht werden. Alternativ dazu kann das Konformitätsverhältnis auf einen größeren Wert als etwa 1,04 in anderen Bezugssystemen erhöht werden. Das Konformitätsverhältnis kann in der gesamten Kugeltasche, die von der Laufkugel 40 berührt wird, oder in einem Teil (oder Teilen) der Kugeltasche 38 erhöht werden, der mit der Laufkugel 40 in Kontakt kommt, über den Bereich einer Dreh-, Translations- und Winkelbewegung des CV-Gelenks 20.
Verweisend auf 5 und 6 wird dementsprechend eine erste beispielhafte Ausführungsform der ersten Welle 22 dargestellt. Die erste Ausführungsform der ersten Welle 22 weist Taschen 38 auf, in denen die ersten Konformitätsverhältnisse zwischen den Taschen 38 und den Laufkugeln 40 auf einen größeren Wert als etwa 1,04 erhöht wurden. Die Taschen 38 der ersten Ausführungsform der ersten Welle 22 werden definiert, indem eine segmentierte krummlinige Form einschließlich eines geraden Liniensegments um die Mittelachse 42 der Laufkugeln 40 gedreht wird, die einen peripher verlaufenden gekrümmten Teil 46 und einen peripher verlaufenden planaren Teil 48 definiert. Demgemäß nähert sich das erste Konformitätsverhältnis der ersten Ausführungsform der ersten Welle 22 Unendlich. Die Laufkugeln 40 berühren die Taschen 38 entlang dem peripher verlaufenden planaren Teil 48 und definieren eine ringförmige Kontaktstelle entlang der Ebene parallel zur ersten Langsachse 36, um die das zweite Konformitätsverhältnis berechnet wird. Das zweite Konformitätsverhältnis bleibt unverändert, das heißt gleich 1. Es sollte festgestellt werden, dass die Tasche 38 alternativ definiert werden kann, indem eine einfache krummlinige Form 50, 7, mit einem Radius, der ausreichend größer ist als der Radius der Laufkugeln 40, um ein erstes Konformitätsverhältnis größer als etwa 1,04 zu erhalten, um die Mittelachse 42 gedreht wird. Die Kugeltaschen 38 gemäß dieser Ausführungsform können zum Beispiel jene einschließen mit der Form eines dreidimensional abgeschnittenen Deckels wie zum Beispiel eines Kopfteils eines Kreisels mit einem nach außen konvex gekrümmten oberen Teil nächst der Oberfläche des Taschenendes 34 und einem kegelstumpfförmigen unteren Teil.
Verweisend auf 7 und 8 wird eine zweite beispielhafte Ausführungsform der ersten Welle 22 gezeigt. Die zweite Ausführungsform der ersten Welle 22 weist Taschen 38 auf, in denen die zweiten Konformitätsverhältnisse zwischen den Taschen 38 und den Laufkugeln 40 auf einen größeren Wert als etwa 1,04 erhöht wurden. Die Taschen 38 der zweiten Ausführungsform der ersten Welle 22 werden definiert, indem man eine krummlinige Form 50 um die Mittelachse 42 entlang einem nicht kreisförmigen Weg 52 streichen lässt. Der Weg 52 kann einen elliptischen Weg 52, einen quadratischen Weg 52, einen rechtwinkligen Weg 52 oder irgendeinen anderen nicht kreisförmigen Weg 52 einschließen. Demgemäß sollte festgestellt werden, dass die Taschen 38 nicht definiert werden, indem die krummlinige Form 50 um die Mittelachse 42 gedreht wird, sondern vielmehr indem man die krummlinige Form entlang dem Weg 52 streichen lässt. Wenn man die krummlinige Form 50 um einen gerundeten quadratischen Weg 52 oder einen gerundeten rechtwinkligen Weg 52 wie in 7 und 8 gezeigt streichen lässt, weist die resultierende Tasche 38 im Wesentlichen gekrümmte Oberflächen 51 in den Ecken auf, die durch zweidimensionale krummlinige planare Oberflächen 53 getrennt sind, welche im Wesentlichen ein Kreuz bilden, wenn sie von oben betrachtet werden. Die krummlinigen planaren Oberflächen 53 enthalten einen Axialteil 55 und einen Querteil 57. Dementsprechend nähert sich das zweite Konformitätsverhältnis in den zweidimensionalen krummlinigen planaren Oberflächen 53 des Weges 52 Unendlich. Die Laufkugeln 40 berühren die Tasche 38 an den zweidimensionalen krummlinigen planaren Oberflächen 53 entlang der Ebene parallel zur ersten Längsachse 36, um mehrere unabhängige und getrennte Kontaktstellen zu definieren (im Gegensatz zu der durchgehenden ringförmigen Kontaktstelle, die mit der ersten Ausführungsform der zweiten Wellentasche 24 erreicht wird). Das erste Konformitätsverhältnis bleibt unverändert, das heißt kleiner oder gleich etwa 1,04. Die Kugeltaschen 38 gemäß dieser Ausführungsform können zum Beispiel jene mit der Form eines abgeschnittenen gerundeten rechtwinkligen Kastens (das heißt eines abgeschnittenen rechtwinkligen Kastens mit gerundeten Ecken) oder eines abgeschnittenen Ellipsoids einschließen.
Wie in 8 gezeigt ist, enthält die zweite Ausführungsform der ersten Welle 22 eine Schmierfetttasche 54, die an einer Basis jeder Tasche 38 angeordnet ist. Die Schmierfetttasche 54 speichert darin Schmierfett, um die Laufkugeln 40 innerhalb der Taschen 38 zu schmieren. Es sollte festgestellt werden, dass eine ähnliche Schmierfetttasche 54 in die Taschen 38 der ersten Ausführungsform der ersten Welle 22, die oben beschrieben wurde, und der dritten Ausführungsform der ersten Welle 22, die im Folgenden beschrieben wird, eingebaut sein kann.
Bezug nehmend auf 9 wird eine dritte beispielhafte Ausführungsform der ersten Welle 22 gezeigt. Die dritte Ausführungsform der ersten Welle 22 weist Taschen 38 auf, die gemäß sowohl der ersten Ausführungsform der ersten Welle 22 als auch der zweiten Ausführungsform der ersten Welle 22 modifiziert sind. Dementsprechend enthält die dritte Ausführungsform der ersten Welle 22 Taschen 38, in denen das erste Konformitätsverhältnis größer als etwa 1,04 ist und das zweite Konformitätsverhältnis größer als etwa 1,04 ist. Das erste Konformitätsverhältnis, das größer etwa 1,04 ist, wird wie oben beschrieben mit der ersten Ausführungsform der ersten Welle 22 erreicht. Das zweite Konformitätsverhältnis von mehr als etwa 1,04 wird wie oben mit der zweiten Ausführungsform der ersten Welle 22 beschrieben erreicht. Die Kugeltaschen 38 gemäß dieser Ausführungsform können zum Beispiel jene mit der Form eines abgeschnittenen gerundeten rechtwinkligen Kastens einschließen.
Die Erfindung wurde auf veranschaulichende Art und Weise beschrieben, und es versteht sich, dass die Terminologie, die verwendet wurde, ihrer Art nach Worte der Beschreibung statt der Beschränkung sein soll. Für den Fachmann ist nun ersichtlich, dass im Lichte der obigen Lehren viele Modifikationen und Variationen der vorliegenden Erfindung möglich sind. Es versteht sich daher, dass die Erfindung auf andere Weise als speziell beschrieben in die Praxis umgesetzt werden kann.

Claims

Gleichlaufgelenk, mit: einer ersten drehbaren Welle mit einer ersten Längsachse, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, der an einem Ende davon ein vergrößertes Taschenende hat, wobei das Taschenende eine Vielzahl von darin ausgebildeten, in Umfangsrichtung und radial beabstandeten Kugeltaschen aufweist; einer entsprechenden Vielzahl sphärischer Kugeln, die in den Kugeltaschen angeordnet sind; und einer zweiten drehbaren Welle mit einer zweiten Längsachse und mit einem Gelenkgehäuse, das an einem Ende davon angeordnet ist, wobei das Gelenkgehäuse eine zentrale Bohrung mit einer entsprechenden Vielzahl axial verlaufender, in Umfangsrichtung und radial beabstandeter Kugelrillen aufweist, die darin um die zweite Längsachse angeordnet sind, 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 einen Teil der Kugeltasche mit einem Konformitätsverhältnis C größer als etwa 1,04 aufweist.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, wobei der Teil der Tasche mit einem Konformitätsverhältnis größer als etwa 1,04 einen um eine Mittelachse der Tasche angeordneten peripheren Teil aufweist.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, wobei der Teil der Tasche mit einem Konformitätsverhältnis größer etwa 1,04 einen Axialteil umfasst.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, wobei der Teil der Tasche mit einem Konformitätsverhältnis größer als etwa 1,04 einen Querteil umfasst.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, wobei der Teil der Tasche mit einem größeren Konformitätsverhältnis als etwa 1,04 einen peripheren Teil, der um eine Mittelachse der Tasche angeordnet ist, einen Axialteil oder einen Querteil oder eine Kombination davon umfasst.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 1, wobei die Vielzahl Kugeltaschen eine Form hat, die einen nach außen konvex gekrümmten oberen Teil und einen kegelstumpfförmig unteren Teil, ein abgeschnittenes Ellipsoid oder einen abgeschnittenen gerundeten rechtwinkligen Kasten umfasst.
Gleichlaufgelenk, mit: einer ersten drehbaren Welle mit einer ersten Längsachse, wobei die erste Welle einen Achsteil aufweist, der an einem Ende davon ein vergrößertes Taschenende aufweist, wobei das Taschenende eine Vielzahl von darin ausgebildeten, in Umfangsrichtung und radial beabstandeten Kugeltaschen hat; einer entsprechenden Vielzahl sphärischer Kugeln, die in den Kugeltaschen angeordnet sind; und einer zweiten drehbaren Welle mit einer zweiten Längsachse und mit einem Gelenkgehäuse, das an einem Ende davon angeordnet ist, wobei das Gelenkgehäuse eine zentrale Bohrung mit einer entsprechenden Vielzahl von axial verlaufenden, in Umfangsrichtung und radial beabstandeten Kugelrillen aufweist, die darin um die zweite Längsachse angeordnet sind, 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 axialen Bewegung der ersten Welle in Bezug auf die zweite Welle zu schaffen, wobei jede der Vielzahl Kugeltaschen einen Teil der Tasche mit einem Axial-Konformitätsverhältnis C_a und einem Quer-Konformitätsverhältnis C_t aufweist und wobei zumindest eines von C_a oder C_t größer als etwa 1,04 ist.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 7, wobei der Teil mit zumindest einem von C_a oder C_t größer als etwa 1,04 einen um eine Mittelachse der Tasche angeordneten peripheren Teil, einen Axialteil oder einen Querteil oder eine Kombination davon umfasst.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl Kugeltaschen drei oder mehr Kugeltaschen umfasst.
Gleichlaufgelenk nach Anspruch 7, wobei die Vielzahl Kugeltaschen eine Form hat, die einen nach außen konvex gekrümmten oberen Teil und einen kegelstumpfförmigen unteren Teil, ein abgeschnittenes Ellipsoid oder einen abgeschnittenen gerundeten rechtwinkligen Kasten umfasst.