DE102019134393B4 - Antriebswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug - Google Patents

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Abstract

Antriebswellenanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), zumindest umfassend:- ein erstes Gelenk (3) in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einem ersten Außenteil (4) und einem ersten Innenteil (5);- ein zweites Gelenk (6) in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einem zweiten Außenteil (7) und einem zweiten Innenteil (8);- eine Verbindungswelle (9), die sich entlang einer axialen Richtung (10) zwischen einem ersten Ende (11) und einem zweiten Ende (12) erstreckt und die über das erste Ende (11) mit dem ersten Gelenk (3) und über das zweite Ende (12) mit dem zweiten Gelenk (6) drehmomentübertragend verbunden ist; wobei das erste Gelenk (3) und das zweite Gelenk (6) in der Antriebswellenanordnung (1) gleichgerichtet angeordnet sind, so dass die Verbindungswelle (9) an dem einen Ende (11, 12) mit einem der Außenteile (4, 7) und an dem anderen Ende (12, 11) mit einem der Innenteile (5, 8) verbunden ist; wobei jedes Gelenk (3, 6) eine gegenüber einer Umfangsrichtung (13) bestimmte Phasenlage (14, 15) von dem Außenteil (4, 7) und dem Innenteil (5, 8) aufweist; wobei eine erste Phasenlage (14) des ersten Gelenks (3) und eine zweite Phasenlage (15) des zweiten Gelenks (6) so eingestellt sind, dass sich im Betrieb der Antriebswellenanordnung (1) an jedem Gelenk (3, 6) auftretende und auf die Verbindungswelle (9) wirkende zyklische axiale Kräfte (16) einander möglichst weitgehend aufheben, so dass eine resultierende axiale Kraft (16) auf null reduzierbar ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Antriebswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug. Die Antriebswellenanordnung umfasst zumindest ein erstes Gelenk in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einem ersten Außenteil und einem ersten Innenteil, ein zweites Gelenk in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einem zweiten Außenteil und einem zweiten Innenteil sowie eine Verbindungswelle, die sich entlang einer axialen Richtung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt und die über das erste Ende mit dem ersten Gelenk und über das zweite Ende mit dem zweiten Gelenk drehmomentübertragend verbunden ist.
  • In Kraftfahrzeugen dienen Antriebswellenanordnungen insbesondere zur Übertragung von Drehmomenten von einer Antriebseinheit auf ein Rad. Es sind Antriebswellenanordnungen für front- und heckgetriebene Kraftfahrzeuge als auch für allradangetriebene Kraftfahrzeuge bekannt. Für den Ausgleich von Bewegungen des Rades gegenüber den mit der Karosserie eines Kraftfahrzeuges verbundenen Komponenten weisen die Antriebswellenanordnungen Gleichlaufdrehgelenke und Verbindungswellen auf. Die Verbindungswellen erstrecken sich quer zur Längsachse eines Kraftfahrzeugs und im Wesentlichen parallel zur Vorder- und/ oder Hinterachse eines Kraftfahrzeugs (Seitenwellenanordnung). Insbesondere weist jedes angetriebene Rad eine eigene Antriebswellenanordnung auf. Die Verbindungswelle kann auch zur Übertragung eines Drehmoments in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden (Längswellenanordnung).
  • Als Antriebseinheiten werden regelmäßig Verbrennungskraftmaschinen, elektrische Antriebe oder Brennstoffzellenantriebe eingesetzt. Teilweise werden auch sogenannte hybride Antriebe eingesetzt, also Kombinationen der oben genannten Antriebseinheiten. Üblicherweise erstrecken sich die Antriebswellenanordnungen ausgehend von einem Getriebe oder von einem Differential in Richtung jeweils eines Rades. Das Getriebe bzw. das Differential ist über ein differential-/ getriebeseitiges Gleichlaufdrehgelenk (erstes Gelenk) mit der Verbindungswelle verbunden. Diese Verbindungswelle ist über ein radseitiges Gleichlaufdrehgelenk (zweites Gelenk) mit dem Rad verbunden. Durch diese Anordnung der Gleichlaufdrehgelenke können Drehmomente auch bei einer Verschwenkung des Rades gegenüber dem Differential Getriebe übertragen werden. Verschiebungen in axialer Richtung der Verbindungswelle können durch Gleichlaufdrehgelenke in Form von Gleichlaufverschiebegelenken ausgeglichen werden. Werden auf beiden Seiten der Verbindungswelle Gleichlaufverschiebegelenke angeordnet, schwimmt die Verbindungswelle.
  • Es ist bekannt, dass die Gleichlaufdrehgelenke so in Antriebswellenanordnungen angeordnet werden, dass die Verbindungswelle mit den jeweiligen Gelenkinnenteilen der Gleichlaufdrehgelenke verbunden ist. Das Gelenkaußenteil des radseitigen Gleichlaufdrehgelenks ist dabei mit einer zweiten Anschlusswelle verbunden und überträgt Drehmomente auf das Rad. Eine erste Anschlusswelle ist mit dem Gelenkaußenteil eines getriebe-/ differentialseitigen Gleichlaufdrehgelenkes verbunden und überträgt die Drehmomente der ersten Anschlusswelle auf die Verbindungswelle. Derartige bekannte Seitenwellenanordnungen sind in 1, 2, 3 und 6 dargestellt. Diese Anordnungen werden seit langem und bis heute aus den folgenden Gründen so gewählt: die Gelenkaußenteile sind zusammen mit den jeweiligen Anschlusswellen zumeist jeweils einstückig ausgebildet, so dass zwei, mehrere Funktionen integrierende, Bauteile hier bereitgestellt werden. Diese Integralbauteile weisen verschiedene Funktionen und Funktionsflächen auf. Zum einen dienen sie der Übertragung von Drehmomenten vom Differential/ Getriebe auf die Verbindungswelle und von der Verbindungswelle auf das Rad des Kraftfahrzeugs. Weiterhin werden durch diese Integralbauteile Anschläge, für das Radlager oder für das Getriebe bzw. Differentialgehäuse, sowie Spritzschutzvorrichtungen gebildet. Insbesondere werden hier Gelenkaußenteile mit (hin zum Rad bzw. zum Differential/ Getriebe) geschlossenen Stirnseiten genutzt. Diese seit Jahrzehnten bekannte und unverändert angewandte Anordnung von Gelenkaußenteilen und Gelenkinnenteilen in Antriebswellenanordnungen wird praktisch von allen Herstellern und für alle aktuellen Typen von Kraftfahrzeugen so verbaut.
  • Ein Leistungsfluss über die Antriebswellenanordnung mit derartig unterschiedlich ausgerichteten Gelenken erfolgt so ausgehend von dem Außenteil des ersten Gelenks über das Innenteil auf die Verbindungswelle und über das Innenteil des zweiten Gelenks auf dessen Außenteil.
  • Im Betrieb einer Antriebswellenanordnung können durch die einzelnen Gleichlaufverschiebegelenke unterschiedliche zyklische axiale Kräfte auf die schwimmend angeordnete Verbindungswelle einwirken. Die von dem jeweiligen Gelenk erzeugten zyklischen axialen Kräfte hängen insbesondere von den folgenden Faktoren ab: Drehmoment, Beugewinkel (also Winkel zwischen einer Drehachse des Innenteils gegenüber dem Außenteil eines jeweiligen Gelenks), Rotationsstellung jedes Gelenks (Phasenlage) sowie Richtung des Leistungsflusses (also vom Außenteil zum Innenteil oder vom Innenteil zum Außenteil).
  • Wie oben ausgeführt, ist z. B. bei bekannten Seitenwellen immer gegeben, dass die Richtung des Leistungsflusses beider Gelenke voneinander unterschiedlich ist. Damit werden allerdings unterschiedliche zyklische axiale Kräfte an den einzelnen Gelenken erzeugt. Eine Überlagerung dieser unterschiedlichen zyklischen axialen Kräfte führt zu einer resultierenden zyklischen axialen Kraft auf die Verbindungswelle. Diese resultierende zyklische axiale Kraft auf die Verbindungswelle kann zu einer zyklischen Bewegung der Verbindungswelle in der axialen Richtung führen.
  • Diese zyklische Bewegung der Verbindungswelle in der axialen Richtung kann insbesondere zu folgenden Problemen führen:
    • • unerwünschte Geräuschentwicklung, besonders im Fall einer Resonanz für das Feder-Masse-System der Verbindungswelle;
    • • Auftreten von Ermüdungsbrüchen bei Rollbälgen oder Faltenbälgen der Gelenke;
    • • Anschlagen des Innenteils eines Gelenks im Boden des Außenteils;
    • • federnde, die Verbindungswelle gegenüber der axialen Richtung zwischen den Gelenken zentrierende, Elemente, die die Positionierung der Verbindungswelle in der axialen Richtung sicherstellen sollen, müssen mit einer hohen Federkraft eingebaut werden, um zu große zyklische Bewegungen der Verbindungswelle zu verhindern.
  • Aus der DE 199 38 771 A1 ist eine Gelenkwelle mit zwei Kugelgleichlauffestgelenken bekannt, wobei die Gelenke über ein Wellenstück mit Axialverschiebestück miteinander verbunden sind.
  • Aus der JP H03-223 524 A ist eine Anordnung von Gleichlaufgelenken bekannt. Diese weisen jeweils 6 Kugeln auf, die in Bahnpaaren mit gegeneinander verschränkten Bahnen angeordnet sind. Die Kugeln der Gelenke sind so angeordnet, dass diese in Umfangsrichtung zueinander versetzt angeordnet sind, d. h. die Kugeln des einen Gelenks liegen jeweils zwischen den Kugeln des anderen Gelenks. Dadurch soll es ermöglicht werden, dass sich zyklische axiale Kräfte gegenseitig ausgleichen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die mit Bezug auf den Stand der Technik angeführten Probleme zumindest teilweise zu lösen. Insbesondere soll eine Antriebswellenanordnung vorgeschlagen werden, bei der die Überlagerung der zyklischen axialen Kräfte der einzelnen Gelenke eine möglichst geringe resultierende zyklische axiale Kraft auf die Verbindungswelle erzeugt.
  • Zur Lösung dieser Aufgaben trägt eine Antriebswellenanordnung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.
  • Es wird eine Antriebswellenanordnung für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest umfassend:
    • • ein erstes Gelenk in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einem ersten Außenteil und einem ersten Innenteil;
    • • ein zweites Gelenk in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einem zweiten Außenteil und einem zweiten Innenteil;
    • • eine Verbindungswelle, die sich entlang einer axialen Richtung zwischen einem ersten Ende und einem zweiten Ende erstreckt und die über das erste Ende mit dem ersten Gelenk und über das zweite Ende mit dem zweiten Gelenk drehmomentübertragend verbunden ist.
  • Das erste Gelenk und das zweite Gelenk sind in der Antriebswellenanordnung gleichgerichtet angeordnet, so dass die Verbindungswelle an dem einen Ende mit einem der Außenteile und an dem anderen Ende mit einem der Innenteile verbunden ist.
  • Gegenüber dem bekannten Leistungsfluss über die Antriebswellenanordnung mit unterschiedlich ausgerichteten Gelenken erfolgt hier ein (neuartiger) Leitungsfluss über gleichgerichtete Gelenke, also z. B. ausgehend von dem ersten Außenteil über das erste Innenteil auf die Verbindungswelle und über das zweite Außenteil auf das zweite Innenteil; oder alternativ ausgehend von dem ersten Innenteil über das erste Außenteil auf die Verbindungswelle und über das zweite Innenteil auf das zweite Außenteil.
  • Die Verbindungswelle erstreckt sich insbesondere quer zur Längsachse eines Kraftfahrzeugs und im Wesentlichen parallel zur Vorder- und/ oder Hinterachse eines Kraftfahrzeugs (Seitenwellenanordnung). Insbesondere weist jedes angetriebene Rad eine eigene Antriebswellenanordnung auf. Die Verbindungswelle kann auch zur Übertragung eines Drehmoments in Längsrichtung des Kraftfahrzeugs eingesetzt werden (Längswellenanordnung).
  • Es hat sich gezeigt, dass diese Anordnung von Gleichlaufverschiebegelenken eine deutliche Reduzierung der resultierenden zyklischen axialen Kraft auf die Verbindungswelle bewirken kann.
  • Im Folgenden werden weitere besonders vorteilhafte Ausführungsarten beschrieben, die eine weitere Reduzierung der resultierenden zyklischen axialen Kraft auf die Verbindungswelle bewirken können.
  • Die Gelenke der Antriebswellenanordnung sind Gleichlaufverschiebegelenke, d. h. das Innenteil ist gegenüber dem Außenteil in der axialen Richtung verschiebbar. Der Verschiebeweg beträgt mindestens 3,0 mm [Millimeter] in jede Richtung ausgehend von der Position von Innenteil und Außenteil, in der die Rollenkörper des Gelenks (Kugeln oder Rollenkörper) in einer Gelenkmittelebene liegen. Der gesamte Verschiebeweg beträgt also mindestens 6,0 mm. Insbesondere beträgt der gesamte Verschiebeweg mindestens 10,0 mm.
  • Die Gelenke können nach Art eines bekannten Gleichlaufverschiebegelenks ausgeführt werden. Hier wird lediglich eine besondere Orientierung von mehreren Gelenken in einer Antriebswellenanordnung vorgeschlagen. Die Gelenke können z. B. nach Art eines Tripodegelenks oder eines Kugelgelenks ausgeführt sein.
  • Dabei kann jedes Gelenk eine bestimmte Phasenlage (Rotationsstellung bzw. Drehwinkel, 0 bis 360 Winkelgrad) aufweisen. Die Phasenlage wird bestimmt durch eine Lage der Rollenkörper- bzw. Kugelbahnen gegenüber einer Umfangsrichtung. Dabei ist für ein Außenteil und ein Innenteil eines Gelenks die Phasenlage jeweils gleich, da diese Teile über die Rollenkörper bzw. Kugeln gegenüber der Umfangsrichtung formschlüssig angeordnet sind. Insbesondere werden bei unterschiedlichen Phasenlagen der Gelenke (und bei Vorliegen eines Beugewinkels größer null zwischen den Drehachsen der Innenteile und der Außenteile) unterschiedliche zyklische axiale Kräfte hervorgerufen. Z. B. ist bei gleich aufgebauten Gelenken die Phasenlage der Gelenke dann gleich, wenn die gleichen Gelenke gegenüber einer Umfangsrichtung gleich angeordnet sind.
  • In 4 und 7 sind für gleiche Gelenke unterschiedliche Phasenlagen dargestellt. 4 zeigt z. B. exemplarisch für beide Gelenke die Phasenlage null Winkelgrad, während 7 z. B. für das eine Gelenk die Phasenlage null Winkelgrad und für das andere Gelenk die Phasenlage 180 Winkelgrad zeigt. In 7 sind die Gelenke also um einen Drehwinkel um die Umfangsrichtung von 180 Winkelgrad zueinander gedreht angeordnet. Insbesondere werden die zyklischen axialen Kräfte durch Reibung zwischen den Rollenkörpern bzw. den Kugeln des Gelenks mit den Kugelbahnen im Außenteil und im Innenteil hervorgerufen. Die auftretenden Kräfte variieren dabei über eine Drehung des Gelenks um die Drehachse um 360 Winkelgrad. Die Reibung ist abhängig von dem vorliegenden Drehmoment, der Drehzahl und dem Beugewinkel.
  • Insbesondere weist jedes Gelenk eine gegenüber einer Umfangsrichtung bestimmte Phasenlage von Außenteil und Innenteil auf, wobei eine erste Phasenlage des ersten Gelenks und eine zweite Phasenlage des zweiten Gelenks so eingestellt sind, dass sich im Betrieb der Antriebswellenanordnung an jedem Gelenk auftretende und auf die Verbindungswelle wirkende zyklische axiale Kräfte einander möglichst weitgehend aufheben.
  • Es wird also vorgeschlagen, für jede Antriebswellenanordnung die verwendeten Gelenke in einer bestimmten Orientierung zueinander einzusetzen bzw. zu verbauen. Diese bestimmte Orientierung kann für jeden Gelenktyp (Rzeppa-Prinzip, Weiss-Prinzip; DO-Gelenk; VL-/Gegenbahn-Gelenk; Tripodengelenke; Bipodegelenke; alle Verschiebegelenktypen) festgelegt bzw. bestimmbar sein. Die Orientierung der Gelenke zueinander (also die Phasenlage jedes Gelenks in Relation zueinander) kann im Rahmen von Modell- oder tatsächlichen Versuchen auf die Erzeugung von zyklischen axialen Kräften hin untersucht werden.
  • Es wird letztendlich insbesondere eine Phasenlage für jedes Gelenk der Antriebswellenanordnung bestimmt, für die eine möglichst geringe resultierende zyklische axiale Kraft erwartet wird.
  • Die Phasenlagen der Gelenke einer Antriebswellenanordnung verändern sich im Betrieb der Antriebswellenanordnung nicht, sondern sind dauerhaft festgelegt. Dabei kann eine Phasenlage insbesondere nur mit einer gewissen Toleranz eingestellt werden. Diese Toleranz kann z. B. durch eine Keilverzahnung zwischen Verbindungswelle und den jeweiligen Gelenkteilen, die an den Enden der Verbindungswelle angebunden sind, bedingt sein.
  • Dabei kann das an dem Ende der Verbindungswelle angeordnete Gelenkteil nur um mindestens einen Zahn der Keilverzahnung gegenüber der Verbindungswelle verdreht angeordnet werden.
  • Insbesondere weist jedes Gelenk eine gegenüber einer Umfangsrichtung bestimmte Phasenlage von Außenteil und Innenteil auf, wobei das erste Gelenk eine erste Phasenlage und das zweite Gelenk eine zweite Phasenlage aufweist.
  • Insbesondere weist die Einstellung der ersten Phasenlage und der zweiten Phasenlage eine Toleranz in Bezug auf eine gegenseitige Ausrichtung (die z. B. auf die möglichst weitgehende Aufhebung der auf die Verbindungswelle wirkenden, zyklischen axialen Kräfte gerichtet ist) von höchstens 10 Winkelgrad, bevorzugt von höchstens 5 Winkelgrad, auf.
  • Insbesondere ist jedes Gelenk der Antriebswellenanordnung ein (bekanntes) Tripodegelenk, zumindest umfassend ein Außenteil mit äußeren Rollenbahnen sowie ein Innenteil mit einer Drehachse und drei Zapfen mit jeweils einer Zapfenachse, wobei sich die Zapfenachsen quer zur Drehachse erstrecken, wobei an jedem Zapfen jeweils ein Rollenkörper angeordnet ist, der in jeweils einer Rollenbahn zumindest verschiebbar (ggf. auch zusätzlich verkippbar; z. B. bei AAR-Gelenken - angular adjusted roller) angeordnet ist. Die Gelenke sind so an der Verbindungswelle angeordnet, dass die erste Phasenlage und die zweite Phasenlage um 180 Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad, also von 170 bis 190 Winkelgrad) zueinander versetzt sind.
  • Erstreckt sich also z. B. eine Zapfenachse des ersten Gelenks senkrecht nach oben (Winkelposition null Winkelgrad), sollte das zweite Gelenk so angeordnet sein, dass sich eine Zapfenachse des zweiten Gelenks nach unten erstreckt (Winkelposition 180 Winkelgrad; ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad).
  • Gemäß einer anderen Ausgestaltung ist jedes Gelenk ein (bekanntes) Kugelgelenk, zumindest umfassend ein Außenteil mit äußeren Kugelbahnen sowie ein Innenteil mit inneren Kugelbahnen, wobei zwischen jeweils einer äußeren Kugelbahn und jeweils einer inneren Kugelbahn, die zusammen ein Bahnpaar bilden, mindestens eine Kugel angeordnet ist.
  • Insbesondere ist jedes Gelenk ein (bekanntes) Gegenbahngelenk, mit einer Gruppe von ersten Bahnpaaren, deren Kugelbahnen sich hin zu einer Öffnungsseite des Gelenks öffnen, und einer Gruppe von zweiten Bahnpaaren, deren Kugelbahnen sich hin zu einer Anschlussseite des Gelenks öffnen. Insbesondere sind Gegenbahngelenke mit 4, 6, 8, 10 und 12 (oder mehr) Kugeln bekannt.
  • Bekannte Gegenbahngelenktypen sind z. B. SX6, SX8, VLi, VL3 usw. Hierbei bezieht sich das Öffnen der Bahnpaare auf die Kraftrichtung, mit der die Kugel auf das Käfigfenster wirkt. Dies gilt zum Beispiel für SX-Gelenktypen mit gekrümmten Bahnlängsquerschnitten sowie für VL-Typen mit geraden Bahnen welche tangential gekreuzt sind, sowie für VL3-Typen mit radial gekreuzten Bahnen.
  • Insbesondere sind, wenn die Gruppen jeweils eine ungerade Anzahl von Bahnpaaren (also drei, fünf, etc.) umfassen, die erste Phasenlage und die zweite Phasenlage um 180 Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) zueinander versetzt. Ein derartiges Gegenbahngelenk weist also z. B. 6 oder 10 Bahnpaare auf.
  • Ist also z. B. eine erste Kugelbahn des ersten Gelenks an einer Winkelposition von null Winkelgrad angeordnet, sollte das zweite Gelenk so angeordnet sein, dass eine erste Kugelbahn des zweiten Gelenks an einer Winkelposition von 180 Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) angeordnet ist.
  • Insbesondere sind, wenn die Gruppen jeweils eine gerade Anzahl von Bahnpaaren (also zwei, vier, sechs, etc.) umfassen, die erste Phasenlage und die zweite Phasenlage um null Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) zueinander versetzt. Ein derartiges Gegenbahngelenk weist also z. B. 4, 8 oder 12 Bahnpaare auf.
  • Ist also z. B. eine erste Kugelbahn des ersten Gelenks an einer Winkelposition von null Winkelgrad angeordnet, sollte das zweite Gelenk so angeordnet sein, dass eine erste Kugelbahn des zweiten Gelenks ebenfalls an einer Winkelposition von null Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) angeordnet ist.
  • Insbesondere weisen die Kugelbahnen des Außenteil und des Innenteils jedes Gelenks entlang ihrer Erstreckung einen jeweils konstanten Abstand zu einer Drehachse des jeweiligen Gelenkteils, also des Außenteils oder des Innenteils, auf (z. B. ein bekanntes DO-Gelenk - mit parallel zur Drehachse verlaufenden Kugelbahnen).
  • Insbesondere erstrecken sich die Kugelbahnen ausschließlich entlang der Drehachse bzw. parallel dazu (also nicht zumindest teilweise in der Umfangsrichtung oder in der radialen Richtung) - DO-Gelenk.
  • Die erste Phasenlagen und die zweite Phasenlage sind bei einer geraden Anzahl von Bahnpaaren (4, 6, 8, 10, 12 und mehr) dann um null Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) zueinander versetzt.
  • Die erste Phasenlagen und die zweite Phasenlage sind bei einer ungeraden Anzahl von Bahnpaaren (3, 5, 7, 9, 11 und mehr) dann um 180 Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) zueinander versetzt.
  • Ist z. B. (bei einer geraden Anzahl von Bahnpaaren) eine erste Kugelbahn des ersten Gelenks an einer Winkelposition von null Winkelgrad angeordnet, sollte das zweite Gelenk so angeordnet sein, dass eine erste Kugelbahn des zweiten Gelenks ebenfalls an einer Winkelposition von null Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) angeordnet ist. Ist z. B. (bei einer ungeraden Anzahl von Bahnpaaren) eine erste Kugelbahn des ersten Gelenks an einer Winkelposition von null Winkelgrad angeordnet, sollte das zweite Gelenk so angeordnet sein, dass eine erste Kugelbahn des zweiten Gelenks an einer Winkelposition von 180 Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) angeordnet ist (bei einer ungeraden Anzahl von Bahnpaaren).
  • Gleiches gilt insbesondere für Kugelbahngelenke, die eine Mehrzahl von jeweils zwei zueinander parallelen Bahnpaare aufweisen (sogenannte Twin-Ball Gelenke mit einer Mehrzahl von Bahnpaar-Paaren). Auch hier sollten bei einer geraden Anzahl von Bahnpaar-Paaren die jeweiligen Paare die Gelenke um 0 Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) versetzt (also in gleicher Winkelposition) zueinander angeordnet sein. Bei einer ungeraden Anzahl von Bahnpaar-Paaren sollten die Gelenke um 180 Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) zueinander versetzt angeordnet sein.
  • Insbesondere sind die Gelenke jeweils (bekannte) käfiglose (Kugelgleichlauf-) Gelenke. Die erste Phasenlagen und die zweite Phasenlage sind dann um 180 Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) zueinander versetzt.
  • Ist also z. B. eine erste Kugelbahn des ersten Gelenks an einer Winkelposition von null Winkelgrad angeordnet, sollte das zweite Gelenk so angeordnet sein, dass eine erste Kugelbahn des zweiten Gelenks an einer Winkelposition von 180 Winkelgrad (ggf. abweichend um die Toleranz von höchstens 10 Winkelgrad) angeordnet ist.
  • Insbesondere sind die Gelenke zumindest hinsichtlich des Gelenktyps (also z. B. Rzeppa-Prinzip, Weiss-Prinzip; oder aber DO-/VL-/Gegenbahn-Gelenk, Tripodegelenk; Bipodegelenk; Verschiebegelenk) identisch ausgeführt. Insbesondere sind die Gelenke insgesamt identisch ausgeführt, wobei lediglich ggf. Anschlussmaße (z. B. hin zu einer ersten Anschlusswelle oder einer zweiten Anschlusswelle) unterschiedlich ausgeführt sein können.
  • Insbesondere umfasst die Antriebswellenanordnung eine Längswellenanordnung oder eine Seitenwellenanordnung.
  • Insbesondere ist die Verbindungswelle über mindestens ein elastisch federndes Element zwischen den Gelenken gegenüber der axialen Richtung positioniert.
  • Das federnde Element kann z. B. eine Feder sein, die innerhalb des Gelenks zwischen Innenteil und Außenteil angeordnet ist. Alternativ oder zusätzlich kann das federnde Element über ein Dichtungselement, z. B. ein thermoplastisches Dichtungselement, z. B. ein Rollbalg oder ein Faltenbalg, realisiert sein.
  • Es wird weiter ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, zumindest aufweisend eine Antriebseinheit sowie eine Mehrzahl von Rädern, wobei zumindest ein Rad über die Antriebseinheit antreibbar ist. Zwischen der Antriebseinheit und mindestens einem der Räder ist zumindest die beschriebene Antriebswellenanordnung angeordnet.
  • Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.
  • Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.
  • Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:
    • 1: eine bekannte erste Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung in einem Kraftfahrzeug;
    • 2: eine bekannte zweite Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung in einem Kraftfahrzeug;
    • 3: eine bekannte dritte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung in einem Kraftfahrzeug;
    • 4: die Antriebswellenanordnung nach 3 im Betrieb, wobei die Phasenlagen der Gelenke dargestellt sind;
    • 5: Verläufe der zyklischen axialen Kräfte der Gelenke der Antriebswellenanordnung nach 3 und der auf die Verbindungswelle wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft;
    • 6: eine bekannte vierte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung in einem Kraftfahrzeug;
    • 7: die Antriebswellenanordnung nach 6 im Betrieb, wobei die Phasenlagen der Gelenke dargestellt sind;
    • 8: Verläufe der zyklischen axialen Kräfte der Gelenke der Antriebswellenanordnung nach 4 und der auf die Verbindungswelle wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft;
    • 9: eine fünfte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung;
    • 10: Verläufe der zyklischen axialen Kräfte der Gelenke der Antriebswellenanordnung nach 9 und der auf die Verbindungswelle wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft;
    • 11: eine sechste Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung;
    • 12: Verläufe der zyklischen axialen Kräfte der Gelenke der Antriebswellenanordnung nach 11 und der auf die Verbindungswelle wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft;
    • 13: eine siebte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung;
    • 14: Verläufe der zyklischen axialen Kräfte der Gelenke der Antriebswellenanordnung nach 13 und der auf die Verbindungswelle wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft;
    • 15: eine achte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung;
    • 16: Verläufe der zyklischen axialen Kräfte der Gelenke der Antriebswellenanordnung nach 15 und der auf die Verbindungswelle wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft;
    • 17: eine neunte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung wobei die Phasenlagen der Gelenke dargestellt sind;
    • 18: eine zehnte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung wobei die Phasenlagen der Gelenke dargestellt sind;
    • 19: eine elfte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung wobei die Phasenlagen der Gelenke dargestellt sind;
    • 20: eine zwölfte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung wobei die Phasenlagen der Gelenke dargestellt sind;
    • 21: eine dreizehnte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung wobei die Phasenlagen der Gelenke dargestellt sind; und
    • 22: eine vierzehnte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung wobei die Phasenlagen der Gelenke dargestellt sind.
  • Die 1 zeigt eine bekannte erste Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1 in einem Kraftfahrzeug 2. Die Antriebswellenanordnung 1 erstreckt sich von einem Differential 30 in Richtung jeweils eines Rades 29. Das Differential ist über eine angedeutete Antriebswelle mit einer Antriebseinheit 28 verbunden. Das Differential 30 ist über ein differentialseitiges erstes Gelenk 3 mit der Verbindungswelle 9 verbunden. Diese Verbindungswelle 9 ist über ein radseitiges zweites Gelenk 6 mit dem Rad 29 verbunden. Durch diese Anordnung der Gelenke 3, 6 können Drehmomente auch bei einer Verschwenkung des Rades 29 gegenüber dem Differential 30 übertragen werden. Verschiebungen in axialer Richtung 10 der Verbindungswelle 9 können durch die Gelenke 3, 6 in Form von Gleichlaufverschiebegelenken ausgeglichen werden. Auf beiden Seiten der Verbindungswelle 9 sind Gleichlaufverschiebegelenke angeordnet, so dass die Verbindungswelle 9 schwimmend angeordnet ist (also zwischen den Gelenken 3, 6 in der axialen Richtung 10 verlagerbar ist).
  • Das zweite Außenteil 7 des radseitigen zweiten Gelenks 6 ist mit einer zweiten Anschlusswelle verbunden und überträgt Drehmomente auf das Rad 29. Eine erste Anschlusswelle ist mit dem ersten Außenteil 4 des differentialseitigen ersten Gelenkes 3 verbunden und überträgt die Drehmomente der ersten Anschlusswelle auf die Verbindungswelle 9.
  • Ein Leistungsfluss über die Antriebswellenanordnung 1 mit derartig unterschiedlich ausgerichteten Gelenken 3, 6 erfolgt so ausgehend von dem ersten Außenteil 4 des ersten Gelenks 3 über das erste Innenteil 5 auf die Verbindungswelle 9 und über das zweite Innenteil 8 des zweiten Gelenks 6 auf das zweite Außenteil 7.
  • Bei den bekannten Seitenwellen ist immer gegeben, dass die Richtung des Leistungsflusses beider Gelenke 3, 6 voneinander unterschiedlich ist. Damit werden allerdings unterschiedliche zyklische axiale Kräfte 16 an den einzelnen Gelenken 3, 6 erzeugt. Eine Überlagerung dieser unterschiedlichen zyklischen axialen Kräfte 16 führt zu einer resultierenden zyklischen axialen Kraft 16 auf die Verbindungswelle 9. Diese resultierende zyklische axiale Kraft 16 auf die Verbindungswelle 9 kann zu einer zyklischen Bewegung der Verbindungswelle 9 in der axialen Richtung 10 führen.
  • 2 zeigt eine bekannte erste Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1 in einem Kraftfahrzeug. Auf die Ausführungen zu 1 wird verwiesen. Hier sind die Gelenke 3, 6 als Tripodegelenke ausgeführt, wobei die Verbindungswelle 9 über jeweils ein elastisch federndes Element 27, das in dem jeweiligen Gelenk 3, 6 zwischen Außenteil 4, 7 und Innenteil 5, 8 angeordnet ist, zwischen den Gelenken 3, 6 gegenüber der axialen Richtung 10 positioniert wird.
  • 3 zeigt eine bekannte dritte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1 in einem Kraftfahrzeug 2. 4 zeigt die Antriebswellenanordnung 1 nach 3 im Betrieb, wobei die Phasenlagen 14, 15 der Gelenke 3, 6 dargestellt sind. 5 zeigt Verläufe der zyklischen axialen Kräfte 16 der Gelenke 3, 6 der Antriebswellenanordnung 1 nach 3 und der auf die Verbindungswelle 9 wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft 16. Die 3 bis 5 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu 2 wird verwiesen.
  • Die Phasenlage 14, 15 der als Tripodegelenke ausgeführten Gelenke 3, 6 ist in 4 dargestellt. Auf der linken Seite unten ist das zweite Gelenk 6 und auf der rechten Seite unten das erste Gelenk 3, jeweils in einer Ansicht entlang der Drehachse 18, dargestellt. Die Tripodegelenke 3, 6 umfassen ein Außenteil 4, 7 mit äußeren Rollenbahnen sowie ein Innenteil 4, 8 mit einer Drehachse 18 und drei Zapfen 19 mit jeweils einer Zapfenachse 20 (jeweils gekennzeichnet mit 1, 2 und 3), wobei sich die Zapfenachsen 20 quer zur Drehachse 18 erstrecken, wobei an jedem Zapfen 20 jeweils ein Rollenkörper 21 angeordnet ist, der in jeweils einer Rollenbahn zumindest verschiebbar (ggf. auch zusätzlich verkippbar; z. B. bei AAR-Gelenken - angular adjusted roller) angeordnet ist. Die Gelenke 3, 6 sind so an der Verbindungswelle 9 angeordnet, dass die erste Phasenlage 14 und die zweite Phasenlage 15 um null Winkelgrad zueinander versetzt sind.
  • Jedes Gelenk 3, 6 weist eine gegenüber einer Umfangsrichtung 13 bestimmte Phasenlage 14, 15 zwischen dem Außenteil 4, 7 und dem Innenteil 5, 8 auf.
  • Die Phasenlagen 14, 15 der Gelenke 3, 6 einer Antriebswellenanordnung 1 verändern sich im Betrieb der Antriebswellenanordnung 1 nicht, sondern sind dauerhaft festgelegt. Dabei kann eine Phasenlage 14, 15 nur mit einer gewissen Toleranz 17 eingestellt werden. Diese Toleranz 17 kann z. B. durch eine Keilverzahnung zwischen Verbindungswelle 9 und den jeweiligen Gelenkteilen, die an den Enden 11, 12 der Verbindungswelle 9 angebunden sind, bedingt sein. Dabei kann das an dem Ende 11, 12 der Verbindungswelle 9 angeordnete Gelenkteil 4, 5, 7, 8 nur um mindestens einen Zahn der Keilverzahnung gegenüber der Verbindungswelle 9 verdreht angeordnet werden.
  • In 5 sind für unterschiedlichen Phasenlagen 14, 15 der Gelenke 3, 6 (Rotationsstellungen) und bei Vorliegen eines Beugewinkels 31 größer null (siehe 4) zwischen den Drehachsen 18 der Innenteile 5, 8 und der Außenteile 4, 7 unterschiedliche zyklische axiale Kräfte 16 hervorgerufen. Das obere Diagramm in 5 zeigt den Verlauf der axialen Kraft 16 im ersten Gelenk 3 in Abhängigkeit von der ersten Phasenlage 14. Das mittlere Diagramm zeigt den Verlauf der axialen Kraft 16 im zweiten Gelenk 6 in Abhängigkeit von der zweiten Phasenlage 15. Das untere Diagramm zeigt den Verlauf der auf die Verbindungswelle 9 wirkenden axialen Kraft 16 in Abhängigkeit von der Phasenlage 14, 15 der Gelenke 3, 6.
  • 6 zeigt eine bekannte vierte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1 in einem Kraftfahrzeug 2. 7 zeigt die Antriebswellenanordnung 1 nach 6 im Betrieb, wobei die Phasenlagen 14, 15 der Gelenke 3, 6 dargestellt sind. 8 zeigt Verläufe der zyklischen axialen Kräfte 16 der Gelenke 3, 6 der Antriebswellenanordnung 1 nach 4 und der auf die Verbindungswelle 9 wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft 16. Die 6 bis 8 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu 3 bis 5 wird Bezug genommen.
  • Im Unterschied zur dritten Ausführungsvariante der Antriebswellenanordnung 1 sind die Gelenke 3, 6 hier in voneinander unterschiedlichen Phasenlagen 14, 15 angeordnet. Eine Zapfenachse 20 des ersten Gelenks 3 erstreckt sich hier senkrecht nach oben (Winkelposition null Winkelgrad), wobei das zweite Gelenk 6 so angeordnet ist, dass sich eine Zapfenachse 20 des zweiten Gelenks 6 nach unten erstreckt (Winkelposition 180 Winkelgrad).
  • Es ist erkennbar, dass die resultierende zyklische axiale Kraft 16 bereits deutlich reduziert ist.
  • 9 zeigt eine fünfte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1. 10 zeigt Verläufe der zyklischen axialen Kräfte 16 der Gelenke 3, 6 der Antriebswellenanordnung 1 nach 9 und der auf die Verbindungswelle 9 wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft 16. Auf die Ausführungen zu 1 bis 8 wird verwiesen. Die 9 und 10 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
  • Die Antriebswellenanordnung 1 umfasst ein erstes Gelenk 3 in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einem ersten Außenteil 4 und einem ersten Innenteil 5, ein zweites Gelenk 6 in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einem zweiten Außenteil 7 und einem zweiten Innenteil 8 sowie eine Verbindungswelle 9, die sich entlang einer axialen Richtung 10 zwischen einem ersten Ende 11 und einem zweiten Ende 12 erstreckt und die über das erste Ende 11 mit dem ersten Gelenk 3 und über das zweite Ende 12 mit dem zweiten Gelenk 6 drehmomentübertragend verbunden ist. Das erste Gelenk 3 und das zweite Gelenk 6 sind in der Antriebswellenanordnung 1 gleichgerichtet angeordnet, so dass die Verbindungswelle 9 an dem ersten Ende 11 mit dem ersten Außenteil 4 und an dem zweiten Ende 12 mit dem zweiten Innenteil 8 verbunden ist.
  • Gegenüber dem bekannten Leistungsfluss über die Antriebswellenanordnung 1 mit unterschiedlich ausgerichteten Gelenken 3, 6 (siehe 1 bis 8) erfolgt hier ein neuartiger Leitungsfluss über gleichgerichtete Gelenke 3, 6.
  • 11 zeigt eine sechste Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1. 12 zeigt Verläufe der zyklischen axialen Kräfte 16 der Gelenke 3, 6 der Antriebswellenanordnung 1 nach 11 und der auf die Verbindungswelle 9 wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft 16. Die 11 und 12 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu 9 und 10 wird verwiesen.
  • In den 9 bis 12 werden jeweils Tripodegelenke dargestellt. In 11 sind die Gelenke 3, 6 gegenüber 9 umgekehrt angeordnet.
  • 13 zeigt eine siebte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1. 14 zeigt Verläufe der zyklischen axialen Kräfte 16 der Gelenke 3, 6 der Antriebswellenanordnung 1 nach 13 und der auf die Verbindungswelle 9 wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft 16. 15 zeigt eine achte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1. 16 zeigt Verläufe der zyklischen axialen Kräfte 16 der Gelenke 3, 6 der Antriebswellenanordnung 1 nach 15 und der auf die Verbindungswelle 9 wirkenden resultierenden zyklischen axialen Kraft 16. Die 13 bis 16 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu 9 bis 12 wird verwiesen.
  • Hier sind die Gelenke 3, 6 nicht nur gleichgerichtet sondern auch mit unterschiedlichen Phasenlagen 14, 15 angeordnet (siehe 6 und 7, in denen die Phasenlage 14, 15 der Tripodegelenke erläutert ist). Jedes Gelenk 3, 6 weist eine gegenüber einer Umfangsrichtung 13 bestimmte Phasenlage 14, 15 von Außenteil 4, 7 und Innenteil 5, 8 auf, wobei eine erste Phasenlage 14 des ersten Gelenks 3 und eine zweite Phasenlage 15 des zweiten Gelenks 6 so eingestellt sind, dass sich im Betrieb der Antriebswellenanordnung 1 an jedem Gelenk 3, 6 auftretende und auf die Verbindungswelle 9 wirkende zyklische axiale Kräfte 16 einander möglichst weitgehend aufheben. In den 14 und 16 ist erkennbar, dass sich die auf die Verbindungswelle 9 wirkenden axialen Kräfte 16 gegenseitig aufheben, so dass die resultierende axiale Kraft 16 null beträgt bzw. vollständig aufgehoben ist.
  • 17 zeigt eine neunte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1 wobei die Phasenlagen 14, 15 der Gelenke 3, 6 dargestellt sind. 18 zeigt eine zehnte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1 wobei die Phasenlagen 14, 15 der Gelenke 3, 6 dargestellt sind. 19 zeigt eine elfte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1 wobei die Phasenlagen 14, 15 der Gelenke 3, 6 dargestellt sind. 20 zeigt eine zwölfte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1 wobei die Phasenlagen 14, 15 der Gelenke 3, 6 dargestellt sind. Die 17 bis 20 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
  • In den 17 bis 20 ist jedes Gelenk 3, 6 ein bekanntes Kugelgelenk, umfassend ein Außenteil 4, 7 mit äußeren Kugelbahnen sowie ein Innenteil 5, 8 mit inneren Kugelbahnen, wobei zwischen jeweils einer äußeren Kugelbahn und jeweils einer inneren Kugelbahn, die zusammen ein Bahnpaar 22, 23 bilden, mindestens eine Kugel 24 angeordnet ist. Jedes Gelenk 3, 6 ist ein bekanntes Gegenbahngelenk, mit einer Gruppe von ersten Bahnpaaren 22, deren Kugelbahnen sich hin zu einer Öffnungsseite 25 des Gelenks 3, 6 öffnen, und einer Gruppe von zweiten Bahnpaaren 23, deren Kugelbahnen sich hin zu einer Anschlussseite 26 des Gelenks 3, 6 öffnen.
  • In 17 und 18 sind Gelenke 3, 6 mit sechs Bahnpaaren 22, 23 dargestellt. Dabei sind die erste Phasenlage 14 und die zweite Phasenlage 15 um 180 Winkelgrad zueinander versetzt anzuordnen, damit die resultierende axiale Kraft 16 auf null reduziert werden kann, bzw. die axialen Kräfte 16 der beiden Gelenke 3, 6 sich gegenseitig im Wesentlichen aufheben. 17 zeigt diese Anordnung, bei der sich die axialen Kräfte 16 aufheben. 18 zeigt die Anordnung, bei der die erste Phasenlage 14 und die zweite Phasenlage 15 um null Winkelgrad zueinander versetzt angeordnet sind und bei der eine resultierende axiale Kraft 16 weiter vorliegt.
  • In 19 und 20 sind Gelenke 3, 6 mit acht Bahnpaaren 22, 23 dargestellt. Dabei sind die erste Phasenlage 14 und die zweite Phasenlage 15 um null Winkelgrad zueinander versetzt anzuordnen, damit die resultierende axiale Kraft 16 auf null reduziert werden kann, bzw. die axialen Kräfte 16 der beiden Gelenke 3, 6 sich gegenseitig im Wesentlichen aufheben. 19 zeigt diese Anordnung, bei der sich die axialen Kräfte 16 aufheben. 20 zeigt die Anordnung, bei der die erste Phasenlage 14 und die zweite Phasenlage 15 um 45 Winkelgrad zueinander versetzt angeordnet sind und bei der eine resultierende axiale Kraft 16 weiter vorliegt.
  • 21 zeigt eine dreizehnte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1, wobei die Phasenlagen 14, 15 der Gelenke 3, 6 dargestellt sind. 22 zeigt eine vierzehnte Ausführungsvariante einer Antriebswellenanordnung 1, wobei die Phasenlagen 14, 15 der Gelenke 3, 6 dargestellt sind. Die 21 und 22 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.
  • Hier weisen die Kugelbahnen des Außenteils 4, 7 und des Innenteils 5, 8 jedes Gelenks 3, 6 entlang ihrer Erstreckung einen jeweils konstanten Abstand zu einer Drehachse 18 des jeweiligen Gelenkteils, also des Außenteils 4, 7 oder des Innenteils 5, 8, auf (z. B. ein bekanntes DO-Gelenk). Es sind sechs gleichartig ausgeführte Bahnpaare 22 vorgesehen. Die erste Phasenlagen 14 und die zweite Phasenlage 15 sind dann um null Winkelgrad zueinander versetzt anzuordnen, damit die resultierende axiale Kraft 16 auf null reduziert werden kann, bzw. die axialen Kräfte 16 der beiden Gelenke 3, 6 sich gegenseitig im Wesentlichen aufheben. 21 zeigt diese Anordnung, bei der sich die axialen Kräfte 16 aufheben. 22 zeigt die Anordnung, bei der die erste Phasenlage 14 und die zweite Phasenlage 15 um 30 Winkelgrad zueinander versetzt angeordnet sind und bei der eine resultierende axiale Kraft 16 weiter vorliegt.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Antriebswellenanordnung
    2
    Kraftfahrzeug
    3
    erstes Gelenk
    4
    erstes Außenteil
    5
    erstes Innenteil
    6
    zweites Gelenk
    7
    zweites Außenteil
    8
    zweites Innenteil
    9
    Verbindungswelle
    10
    axiale Richtung
    11
    erstes Ende
    12
    zweites Ende
    13
    Umfangsrichtung
    14
    erste Phasenlage
    15
    zweite Phasenlage
    16
    axiale Kraft
    17
    Toleranz
    18
    Drehachse
    19
    Zapfen
    20
    Zapfenachse
    21
    Rollenkörper
    22
    erstes Bahnpaar
    23
    zweites Bahnpaar
    24
    Kugel
    25
    Öffnungsseite
    26
    Anschlussseite
    27
    Element
    28
    Antriebseinheit
    29
    Rad
    30
    Differential
    31
    Beugewinkel

Claims (13)

  1. Antriebswellenanordnung (1) für ein Kraftfahrzeug (2), zumindest umfassend: - ein erstes Gelenk (3) in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einem ersten Außenteil (4) und einem ersten Innenteil (5); - ein zweites Gelenk (6) in Form eines Gleichlaufverschiebegelenks mit einem zweiten Außenteil (7) und einem zweiten Innenteil (8); - eine Verbindungswelle (9), die sich entlang einer axialen Richtung (10) zwischen einem ersten Ende (11) und einem zweiten Ende (12) erstreckt und die über das erste Ende (11) mit dem ersten Gelenk (3) und über das zweite Ende (12) mit dem zweiten Gelenk (6) drehmomentübertragend verbunden ist; wobei das erste Gelenk (3) und das zweite Gelenk (6) in der Antriebswellenanordnung (1) gleichgerichtet angeordnet sind, so dass die Verbindungswelle (9) an dem einen Ende (11, 12) mit einem der Außenteile (4, 7) und an dem anderen Ende (12, 11) mit einem der Innenteile (5, 8) verbunden ist; wobei jedes Gelenk (3, 6) eine gegenüber einer Umfangsrichtung (13) bestimmte Phasenlage (14, 15) von dem Außenteil (4, 7) und dem Innenteil (5, 8) aufweist; wobei eine erste Phasenlage (14) des ersten Gelenks (3) und eine zweite Phasenlage (15) des zweiten Gelenks (6) so eingestellt sind, dass sich im Betrieb der Antriebswellenanordnung (1) an jedem Gelenk (3, 6) auftretende und auf die Verbindungswelle (9) wirkende zyklische axiale Kräfte (16) einander möglichst weitgehend aufheben, so dass eine resultierende axiale Kraft (16) auf null reduzierbar ist.
  2. Antriebswellenanordnung (1) nach Patentanspruch 1, wobei die Einstellung der ersten Phasenlage (14) und der zweiten Phasenlage (15) eine Toleranz (17) in Bezug auf eine gegenseitige Ausrichtung von höchstens 10 Winkelgrad aufweist.
  3. Antriebswellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei jedes Gelenk (3, 6) ein Tripodegelenk ist, zumindest umfassend ein Außenteil (4, 7) mit äußeren Rollenbahnen sowie ein Innenteil (5, 8) mit einer Drehachse (18) und drei Zapfen (19) mit jeweils einer Zapfenachse (20), wobei sich die Zapfenachsen (20) quer zur Drehachse (18) erstrecken, wobei an jedem der Zapfen (19) jeweils ein Rollenkörper (21) angeordnet ist, der in jeweils einer Rollenbahn zumindest verschiebbar angeordnet ist; wobei die Gelenke (3, 6) so an der Verbindungswelle (9) angeordnet sind, dass die erste Phasenlage (14) und die zweite Phasenlage (15) um 180 Winkelgrad zueinander versetzt sind.
  4. Antriebswellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 und 2, wobei jedes Gelenk (3, 6) ein Kugelgelenk ist, zumindest umfassend ein Außenteil (4, 7) mit äußeren Kugelbahnen sowie ein Innenteil (5, 8) mit inneren Kugelbahnen, wobei zwischen jeweils einer äußeren Kugelbahn und jeweils einer inneren Kugelbahn, die zusammen ein Bahnpaar (22, 23) bilden, mindestens eine Kugel (24) angeordnet ist.
  5. Antriebswellenanordnung (1) nach Patentanspruch 4, wobei jedes Gelenk (3, 6) ein Gegenbahngelenk ist, mit einer Gruppe von ersten Bahnpaaren (22), deren Kugelbahnen sich hin zu einer Öffnungsseite (25) des Gelenks (3, 6) öffnen, und einer Gruppe von zweiten Bahnpaaren (23), deren Kugelbahnen sich hin zu einer Anschlussseite (26) des Gelenks (3, 6) öffnen.
  6. Antriebswellenanordnung (1) nach Patentanspruch 5, wobei, wenn die Gruppen jeweils eine ungerade Anzahl von Bahnpaaren (22, 23) umfassen, die erste Phasenlage (14) und die zweite Phasenlage (15) um 180 Winkelgrad zueinander versetzt sind.
  7. Antriebswellenanordnung (1) nach Patentanspruch 5, wobei, wenn die Gruppen jeweils eine gerade Anzahl von Bahnpaaren (22, 23) umfassen, die erste Phasenlage (14) und die zweite Phasenlage (15) um null Winkelgrad zueinander versetzt sind.
  8. Antriebswellenanordnung (1) nach Patentanspruch 4, wobei die Kugelbahnen des Außenteils (4, 7) und des Innenteils (5, 8) jedes Gelenks (3, 6) entlang ihrer Erstreckung einen jeweils konstanten Abstand zu einer Drehachse (18) des jeweiligen Gelenkteils, also des Außenteils (4, 7) oder des Innenteils (5, 8), aufweisen; wobei die erste Phasenlagen (14) und die zweite Phasenlage (15) um null Winkelgrad zueinander versetzt sind.
  9. Antriebswellenanordnung (1) nach Patentanspruch 4, wobei die Gelenke (3, 6) jeweils käfiglose Gelenke (3, 6) sind; wobei die erste Phasenlage (14) und die zweite Phasenlage (15) um 180 Winkelgrad zueinander versetzt sind.
  10. Antriebswellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Gelenke (3, 6) zumindest hinsichtlich des Gelenktyps identisch ausgeführt sind.
  11. Antriebswellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Antriebswellenanordnung (1) eine Längswellenanordnung oder eine Seitenwellenanordnung umfasst.
  12. Antriebswellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche, wobei die Verbindungswelle (9) über mindestens ein elastisch federndes Element (27) zwischen den Gelenken (3, 6) gegenüber der axialen Richtung (10) positioniert ist.
  13. Kraftfahrzeug (2), zumindest aufweisend eine Antriebseinheit (28) sowie eine Mehrzahl von Rädern (29), wobei zumindest ein Rad (29) über die Antriebseinheit (28) antreibbar ist; wobei zwischen der Antriebseinheit (28) und mindestens einem der Räder (29) zumindest eine Antriebswellenanordnung (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche angeordnet ist.
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