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Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf Fahrzeuggelenkwellen und insbesondere auf ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung, das eine Stirnverzahnung aufweist.
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Gleichlaufdrehgelenke, die Wellen mit Antriebseinheiten verbinden, sind übliche Bauteile in Kraftfahrzeugen. Die Antriebseinheit weist üblicherweise eine Abtriebswelle oder eine Antriebswelle zur Aufnahme des Gelenks auf. Typischerweise ist die Antriebseinheit eine Achse, ein Verteilergetriebe, ein Getriebe, eine Kraftübertragungseinheit oder eine andere Drehmomentvorrichtung, die alle in Kraftfahrzeugen üblich sind. Üblicherweise werden ein oder mehrere Gelenke an der Welle befestigt, um eine Gelenkwellen- oder Antriebswellenanordnung zu bilden. Die Gelenkwellenanordnung ist beispielsweise an einem Ende mit einer Abtriebswelle eines Getriebes und an dem anderen Ende mit einer Eingangswelle eines Differentials verbunden. Die Welle ist massiv oder rohrförmig und mit Enden zur Anbringung der Welle an einem Innenteil des Gelenks ausgebildet, wodurch eine Verbindung des Gelenkaußenteils mit einer Antriebseinheit ermöglicht wird. Das Gelenkinnenteil ist normalerweise mit der Welle durch Presssitzt, Keilverzahnung oder Stift verbunden, so dass das Gelenkaußenteil mit einem Nabenverbinder, Flansch oder Zapfen der jeweiligen Antriebseinheit verschraubt oder durch Presssitz verbunden werden kann. An dem anderen Ende der Gelenkwelle wird die gleiche übliche oder traditionelle Verbindung zu der zweiten Antriebseinheit ausgeführt, wenn die Welle mit den zwei Antriebseinheiten verbunden wird. Das Verbinden der Welle mit einer Antriebseinheit mittels des Gleichlaufdrehgelenks (CVJ) in dieser Weise gilt als eine traditionelle Verbindung. Die direkte Drehmomentübertragungsverbindung (DTF) ist eine neuere Verbindungsart, die Vorteile und Verbesserungen zu den traditionellen Verbindungen aufweist.
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Eine direkte Drehmomentübertragungsverbindung (DTF) unterscheidet sich von einer traditionellen Verbindung dadurch, dass das Gelenkaußenteil mit der Welle verbunden ist, die sich zwischen unterschiedlichen Gelenken erstreckt, und das Gelenkinnenteil mit der Antriebseinheit verbindbar ist. Ein Beispiel einer direkten Drehmomentübertragungsverbindung (DTF) sieht vor, dass das Gelenkaußenteil eines Gleichlaufdrehgelenks (CVJ) an eine Gelenkwelle durch Reibschweißen befestigt ist, und dass das Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks (CVJ) eine Innenverzahnung umfasst, die mit einem Wellenstumpf eines Getriebes verbindbar ist. Das Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks ist normalerweise für die Drehmomentübertragung mit dem Wellenstumpf durch eine Axialverzahnung drehbar gesichert verbunden und wird durch einen Federclip, einen Sprengring oder eine Gewindemutter axial festgesetzt. Während die Verzahnungsverbindung in der Axialrichtung gesichert ist, verhindert jedoch die Verbindung keine Radial- und Axialbewegung. Ferner kann die Axialverzahnung möglicherweise erlauben, dass ungewünschte Schmutzpartikel eintreten und Korrosion in dieser entstehen können, wodurch die Demontage schwierig ist und die Lebensdauer der Antriebswellenanordnung verringert wird.
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Aus der
DE 10 2006 012 031 A1 ist eine Gelenkanbindung zur drehmomentübertragenden Verbindung eines Bauteils, das eine Stirnverzahnung aufweist, mit einem Gleichlaufgelenk, das ein Gelenkaußenteil mit einer korrespondierenden Stirnverzahnung aufweist, bekannt. Die bekannte Stirnverzahnung des Gelenkinnenteils liegt in einer Normalebene zur Drehachse.
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Die
US 3,092,982 A offenbart ein Kreuzgelenk, das ein Gelenkinnenteil mit einer Stirnverzahnung aufweist.
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Es ist wünschenswert, ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung vorzusehen, das die oben dargestellten Einschränkungen überwindet. Ferner ist ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung wünschenswert, das eine Verbindung zu einer Antriebseinheit bereitstellt, mit der eine Axial- und Radialbewegung verringert wird. Ferner ist es wünschenswert, ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung bereitzustellen, das die Montage und Demontage verbessert.
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Dementsprechend sieht die vorliegende Erfindung ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung vor, das einen Stirnverzahnungsverbinder aufweist. Der Stirnverzahnungsverbinder verringert die Axial- und Radialbewegung. Ferner ist der Stirnverzahnungsverbinder direkt an einem dazu passenden Ende einer Antriebseinheit festlegbar, wodurch die Montage und Demontage verbessert wird.
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Spezifisch umfasst ein Gleichlaufdrehgelenkverbinder mit direkter Drehmomentübertragung ein Gelenkaußenteil, ein Gelenkinnenteil, einen Käfig und eine Mehrzahl von Kugeln. Das Gelenkaußenteil umfasst äußere Kugellaufrillen. Das Gelenkinnenteil umfasst innere Kugellaufrillen und eine Drehachse, wobei das Gelenkinnenteil eine Stirnverzahnung aufweist, die um die Drehachse herum orientiert ist. Die Mehrzahl von Kugeln ist in dem Käfig vorgesehen und ist mit den inneren und äußeren Kugellaufrillen des Gelenkinnenteils bzw. Gelenkaußenteils in Eingriff, wodurch die Drehmomentübertragung mittels der Stirnverzahnung ermöglicht wird.
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Die vorliegende Erfindung wird unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung und in Zusammenhang mit den begleitenden Zeichnungen am besten verständlich.
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Für ein vollständigeres Verständnis dieser Erfindung wird nun Bezug auf die Ausführungsformen genommen, die in den begleitenden Zeichnungen detaillierter dargestellt und nachfolgend als Beispiele der Erfindung beschrieben sind.
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1 zeigt eine Draufsicht eines beispielhaften Antriebssystems für ein herkömmliches Vierradantriebsfahrzeug.
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2 zeigt eine Schnittdarstellung einer ersten Ausführungsform eines Gleichlaufdrehgelenks mit direkter Drehmomentübertragung, das einen Stirnverzahnungsverbinder aufweist.
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3 zeigt eine Axialansicht des Stirnverzahnungsverbinders, der in 2 dargestellt ist.
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4 zeigt eine Schnittdarstellung einer zweiten Ausführungsform eines Gleichlaufdrehgelenks mit direkter Drehmomentübertragung, das einen Stirnverzahnungsverbinder aufweist.
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5 zeigt eine Axialansicht einer dritten Ausführungsform eines erfinderischen Gleichlaufdrehgelenks mit direkter Drehmomentübertragung, das einen Stirnverzahnungsverbinder aufweist.
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Bei der folgenden Beschreibung werden verschiedene Betriebsparameter und Bauteile für eine oder mehrere konstruierte Ausführungsformen beschrieben. Diese spezifischen Parameter und Bauteile sind als Beispiele aufgenommen und sollen jedoch nicht einschränkend sein.
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Obwohl die Erfindung bezüglich eines Gleichlaufdrehgelenks mit direkter Drehmomentübertragung, das einen Stirnverzahnungsverbinder aufweist, beschrieben ist, ist es möglich, die folgende Vorrichtung an verschiedene Verbindungszwecke anzupassen, die Fahrzeugantriebsachsen, Motorsysteme, die eine Gelenkwelle verwenden, oder andere Fahrzeuge und Anwendung nicht in Fahrzeugen, die Gelenkwellenanordnungen für die Drehmomentübertragung benötigen, betreffen.
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Ein beispielhaftes Antriebssystem 12 für ein herkömmliches Vierradantriebsfahrzeug ist in 1 dargestellt. Obwohl ein Vierradantriebsfahrzeug gezeigt und beschrieben ist, könnten die hier dargestellten Konzepte bei einem einfachen Antriebseinheitssystem oder Mehrfachantriebseinheitsystemen, die Fahrzeuge nur mit Heckantrieb, Fahrzeuge mit Frontantrieb, Allradantriebsfahrzeuge und Vierradantriebsfahrzeuge umfassen, angewendet werden. Bei diesem Beispiel umfasst das Antriebssystem 12 einen Motor 14, der mit einem Getriebe 16 und einer Kraftübertragungseinheit 18 verbunden ist. Ein Vorderachsdifferential 20 weist eine rechte Halbwelle 22 und eine linke Halbwelle 24 auf, die jeweils mit einem Rad verbunden sind und die Räder antreiben. An beiden Enden der rechten Halbwelle 22 und der linken Halbwelle 24 befinden sich Gleichlaufdrehgelenke 10. Eine Gelenkwelle 26 verbindet das Vorderachsdifferential 20 mit einem Hinterachsdifferential 28, wobei das Hinterachsdifferential 28 eine hintere rechte Halbwelle 30 und eine hintere linke Halbwelle 32 umfasst, wobei jede an einem Rad endet. Gleichlaufdrehgelenke 10, die die Räder und das Hinterachsdifferential 28 verbinden, sind an beiden Enden der Halbwellen 30, 32 vorgesehen. Die Gelenkwelle 26, die in 1 dargestellt ist, ist eine dreiteilige Gelenkwelle, die eine Mehrzahl von Kreuzgelenken 34 und ein Hochgeschwindigkeitsgleichlaufdrehgelenk 10 umfasst. Die Gelenkwelle 26 umfasst Verbindungswellen 23, 25, 27. Die Gleichlaufdrehgelenke 10 übertragen Kraft an die Räder über die Gelenkwelle 26, selbst dann, wenn die Räder oder die Gelenkwelle 26 aufgrund Lenken, Auf- oder Abwärtsbewegung der Federung des Fahrzeugs, veränderte Winkel aufweisen. Die Gleichlaufdrehgelenke 10 können ein beliebiger, bekannter Standardtyp sein, beispielsweise Verschiebegelenk, Gelenk mit sich kreuzenden Laufrillen, Festgelenk, Tripodefestgelenk oder Doppel-Off-Set-Gelenk, was alles bekannte Begriffe auf dem Gebiet verschiedener Arten von Gleichlaufdrehgelenken 10 sind. Die Gleichlaufdrehgelenke 10 ermöglichen die Übertragung von konstanten Geschwindigkeiten unter Winkeln, die typischerweise tagtäglich beim Fahren von Fahrzeugen in beiden Halbwellen, Verbindungswellen und Gelenkwellen dieses Fahrzeugs auftreten. Wahlweise kann jedes Kreuzgelenk 34 durch eine geeignete Gelenkart, die Gleichlaufdrehgelenke einschließt, ersetzt werden. Die Wellen 22, 23, 24, 25, 27, 30, 32 können massiv oder rohrförmig sein und Enden aufweisen, die derart ausgebildet sind, dass jede Welle mit einem Gelenkinnenteil oder einem Gelenkaußenteil gemäß einer traditionellen Verbindung verbindbar ist, wodurch ermöglicht wird, dass das Gelenkaußenteil oder das Gelenkinnenteil mit einem Nabenverbinder 36, einem Flansch 38 oder einem Zapfen 40 jeder Antriebseinheit, wie notwendig, für die spezielle Anwendung verbunden werden kann. Daher kann irgendeine der traditionellen Verbindungen, die in der 1 bei 10 oder 34 dargestellt sind, ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung (DTF CVJ) sein, das eine Stirnverzahnungsverbindung gemäß einer ersten Ausführungsform (2), einer zweiten Ausführungsform (4) oder einer dritten Ausführungsform (5) der Erfindung aufweist.
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Im Sinne der Vollständigkeit der Beschreibung der ersten, der zweiten und der dritten Ausführungsform der Erfindung, wie sie in den 2, 4 und 5 dargestellt ist, soll sich der Begriff direkte Drehmomentübertragungs-(DTF-)verbindung auf eine Verbindung eines Gelenkinnenteils eines Gleichlaufdrehgelenks (CVJ) mit der Welle eines Differentials, eines Getriebes oder Verteilergetriebes, die von dem Kunden bereitgestellt werden, beziehen. Eine DTF-Verbindung bezieht sich daher auf die Verbindung eines Gelenkinnenteils mit der Welle einer Antriebseinheit, beispielsweise eines Differentials, Getriebes oder Verteilergetriebes ohne Einschränkungen, im Gegensatz zu der traditionellen Verbindung, wie oben beschrieben.
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Wie hier benutzt, bezieht sich ein DTF-Verbinder auch auf ein Gelenk, das mit einer Welle verbunden ist, die eine DTF-Wellenanordnung bildet. Nur zusammen mit der Welle eines Differentials bildet ein DTF-Verbinder eine DTF-Verbindung. Es ist bekannt, dass die Welle der Antriebseinheit die Welle irgendeiner Antriebs- oder Abtriebseinheit umfassen kann und ist nicht auf eine Welle eines Differentials, Getriebes oder Verteilergetriebes begrenzt.
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Anfänglich werden die 2 und 4 nachfolgend zusammen beschrieben, da ihre Details im Allgemeinen miteinander übereinstimmen. Jedes der Gleichlaufdrehgelenke, die in den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung verwendet werden, können zusätzliche oder unterschiedliche Merkmale, die für einen Fachmann bekannt sind, aufweisen. Die 2 und 4 zeigen jeweils ein Gleichlaufdrehgelenk (CVJ) 50, 150 zum Verbinden, jedoch nur 2 umfasst einen Wellenstumpf 52 einer Antriebseinheit 51, die mit dem Gleichlaufdrehgelenk 50 verbunden ist und durch eine Druckschraube 54, die die Welle 52 an dem Gleichlaufdrehgelenk 50 axial hält und sichert. Allgemein umfasst jedes Gleichlaufdrehgelenk 50, 150 ein Gelenkaußenteil 60, 160, ein Gelenkinnenteil 62, 162, das eine Befestigungsfläche 67, 167 aufweist, Drehmomentübertragungskugeln 63, 163 und einen Kugelkäfig 64, 164. Die Kugeln 63, 163 sind in Fenstern in dem Kugelkäfig 64, 164 gehalten. Eine Faltenbalganordnung 70, 170 kann auch vorgesehen sein, um jedes Gleichlaufdrehgelenk 50, 150 zwischen dem Gelenkinnenteil 62, 162 und dem Gelenkaußenteil 60, 160 abzudichten. Auch kann jedes Gleichlaufdrehgelenk 50, 150 einen der erfinderischen Stirnverzahnungsverbinder 100, 200, die nachfolgend beschrieben sind, nutzen. Zunächst wird das in 2 dargestellte repräsentative Gleichlaufdrehgelenk 50 beschrieben, bevor jeder erfinderische Stirnverzahnungsverbinder beschrieben wird.
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Das Gelenkaußenteil 60 weist im Allgemeinen eine umfangsförmige oder halbkugelförmige Bohrung und eine Außenfläche auf. Das Gelenkaußenteil 60 ist im Allgemeinen aus einem Stahlwerkstoff hergestellt, jedoch ist zu vermerken, dass ein beliebiger anderer Metallwerkstoff, harter Keramikwerkstoff, Kunststoff oder Verbundwerkstoff für das Gelenkaußenteil 60 verwendet werden kann. Der Werkstoff muss hohe Geschwindigkeiten, Temperaturen und Kontaktdrücken, die für das Gleichlaufdrehgelenk 50 benötigt werden, widerstehen können. Das Gelenkaußenteil 60 umfasst ferner eine Mehrzahl von axial gegenüberliegenden Kugelrinnen, die an seiner Innenfläche angeordnet sind. Die Rillen bilden im Allgemeinen eine kugelförmige Bahn in der Innenfläche des Gelenkaußenteils 60. Die Rillen stehen sich derart axial gegenüber, dass die eine Hälfte der Kugellaufrillen an einer Seite des Gelenkaußenteils 60 sich zu einer Seite des Gelenkaußenteils 60 öffnen, die zu der anderen Hälfte der Kugelbahnen in jeder Anzahl von Mustern entgegengesetzt ist. Wahlweise können für andere Arten von Gleichlaufdrehgelenken sich alle Kugellaufrillen zur gleichen Seite des Außenrings öffnen oder zu dieser axial ausgerichtet sein. Die Kugellaufrillen können eine gotische oder elliptische Form aufweisen, vorausgesetzt, dass die Druckwinkel und Konformität aufrechterhalten bleiben, oder können eine beliebige andere Form aufweisen, wie es dem Fachmann bekannt ist. Es ist zu vermerken, dass die erste Ausführungsform, wie sie in 2 dargestellt ist, ein Vier-plus-Vier-Gleichlaufdrehgelenk zeigt, das insgesamt acht Kugeln in dem Gleichlaufdrehgelenk 50 aufweist. Obwohl das Gleichlaufdrehgelenk 50 der ersten Ausführungsform ein Gleichlaufdrehgelenk mit direkter Drehmomentübertragung ist, das eine Anordnung mit einem Gleichlauffestgelenk aufweist, kann ein beliebiges Gleichlaufdrehgelenk verwendet werden. Ferner ist verständlich, dass das Gleichlaufdrehgelenk ein Gleichlauffestgelenk oder Gleichlaufverschiebegelenk sein kann, umfassend ohne Einschränkungen ein VL, RF, AC, DO oder Tripodegelenk, einschließlich anderer Gleichlauffestgelenke oder Gleichlaufverschiebegelenke. Es ist jedoch zu vermerken, dass auch in Betracht gezogen wird, dass ein Gelenk mit einer beliebigen Anzahl von Kugeln, das all die Merkmale des Gleichlaufdrehgelenks 50 gemäß der vorliegenden Erfindung beinhaltet, hergestellt werden kann.
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Das Gelenkinnenteil 62 der vorliegenden Erfindung weist im Allgemeinen eine Ringform auf. Das Gelenkinnenteil 62 ist in einer Ausnehmung eines Gelenkaußenteils 60 angeordnet. Eine Anbindungs- oder Außenfläche 67 des Gelenkinnenteils 62 umfasst eine Mehrzahl von Kugellaufrillen, die axial gegenüberliegend angeordnet sind. Die Kugellaufrillen weisen im Allgemeinen eine kugelförmige Form auf und sind zu den Kugellaufrillen in dem Gelenkaußenteil 60 derart ausgerichtet, dass sich der axiale Winkel in einer ähnlichen oder der gleichen Richtung öffnet, wie die Kugellaufrille, die unmittelbar darüber in dem Gelenkaußenteil 60 zu ihr ausgerichtet ist. Bei den Kugellaufrillen in der äußeren Kugelfläche des Gelenkinnenteils 62 ist eine hälftige Anzahl der Kugellaufrillen in einer Richtung axial ausgerichtet, während die andere Anzahlhälfte der Kugellaufrillen in der entgegengesetzten Richtung axial ausgerichtet ist. Die Kugellaufrillen öffnen sich in einem abwechselnden Muster um den Außenumfang des Gelenkinnenteils 62 in einer zugehörigen Beziehung zu dem der Kugellaufrillen des Gelenkaußenteils 60. Es ist zu vermerken, dass bei dieser Ausführungsform das Gelenkinnenteil 62 aus Stahl hergestellt ist, jedoch können irgendeine andere Metallzusammensetzung, ein harter Plastikwerkstoff oder ein Keramikwerkstoff verwendet werden.
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Der Kugelkäfig 64 weist im Allgemeinen ein ringförmiges Erscheinungsbild auf. Der Kugelkäfig 63 ist innerhalb der Bohrung des Gelenkaußenteils 60 derart angeordnet, dass es bei dieser Ausführungsform nicht mit der Innenfläche des Gelenkaußenteils 60 in Kontakt ist. Der Käfig 64 weist eine Mehrzahl von länglichen Öffnungen oder Fenster durch seine Oberfläche auf. Die Anzahl der Fenster kann mit der Anzahl an Kugellaufrillen im Gelenkaußenteil 60 und dem Gelenkinnenteil 62 des Gleichlaufdrehgelenks 50 übereinstimmen, wobei diese acht Fenster bei der vorliegenden Ausführungsform der Erfindung ausmachen. Die Anzahl von Kugeln und Fenstern kann jedoch unterschiedlich sein. Der Käfig 64 ist, wie das Gelenkinnenteil 62 vorzugsweise aus einem Stahlwerkstoff hergestellt, jedoch jeglicher anderer harter Metallwerkstoff, Plastikwerkstoff, Verbundwerkstoff oder Keramikwerkstoff, usw. können verwendet werden.
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Das Gleichlaufdrehgelenk 50 umfasst eine Mehrzahl von Kugeln 63. Die Kugeln 63 sind jeweils innerhalb eines oder mehrerer Fenster des Käfigs 63 und innerhalb einer Kugellaufrille des Gelenkaußenteils 60 und des Gelenkinnenteils 62 angeordnet. Mehr als eine Kugel kann in jedem der Fenster angeordnet sein oder es können keine Kugeln in einem Fenster angeordnet sein. Die Kugeln 63 können daher in den axial entgegengesetzten Rillen abrollen, wobei sie in der gleichen Richtung ausgerichtet sind.
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Das Gleichlaufdrehgelenk 50 kann eine Fettkappe oder Fettbarriere 57 umfassen. Die Barriere ist im Allgemeinen aus einem Metallwerkstoff hergestellt, jedoch ein beliebiger Plastikwerkstoff, Gummiwerkstoff, Keramikwerkstoff oder Verbundswerkstoff können verwendet werden. Die Barriere ist zwischen das Gelenkaußenteil 60 und die Gelenkwelle oder zwischen das Gelenkinnenteil 62 und einen Wellenstumpf 52 eingedrückt oder einstückig mit diesem ausgebildet. Irgendein anderes bekanntes Sicherungsverfahren, wie zum Beispiel Befestigungsmittel, Klebeverbindungen, usw. können verwendet werden. Die Barriere wird sicherstellen, dass das Fett, das als Schmiermittel verwendet wird, innerhalb des Gleichlaufdrehgelenks 50 verbleibt. Optional kann eine Belüftungsöffnung 59 durch die Barriere oder das Gelenkaußenteil 60 hindurch ausgebildet sein, um jeglichen Innendruck innerhalb des Gleichlaufdrehgelenks 50 abzubauen, und die Belüftungsöffnung kann ein Ventil umfassen.
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Die Faltenbalganordnung 70 umfasst eine Faltenbalgabdeckung oder Abdeckhaube 72 und eine Membrane oder einen Radialrollbalg 74 mit umgekehrten Innenradius, der sich nach außen von einem angeschlossenen Gleichlaufdrehgelenk 50 abrollt. Die Faltenbalganordnung 70 ist mit einem Gleichlaufdrehgelenk 50 verbunden, um eine Schutzbarriere für die Innenteile und für das Zurückhalten des Schmiermittels darin bereitzustellen. Es ist einzusehen, dass andere Arten von Faltenbalganordnungen für die Bereitstellung der Schutzbarriere auch geeignet wären.
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Der Faltenbalg 74 umfasst einen Kompressionsabschnitt 80 an einem Ende und einen Befestigungsabschnitt 82 an dem anderen Ende. Der erste Abschnitt 80 des Faltenbalgs 74 ist direkt mit dem Gelenkaußenteil 60 verbunden und ferner durch die Abdeckhaube 72 an diesem festgelegt. Wahlweise wird der erste Abschnitt 80 des Faltenbalgs 74 an der Abdeckhaube 72 befestigt, wodurch er mit dem Gelenkaußenteil 60 direkt oder indirekt verbindbar ist. Der zweite Abschnitt 82 des Faltenbalgs 74 ist mit einer Befestigungsfläche 67 eines Gelenkinnenteils 62 durch elastische Retention des Faltenbalgwerkstoffs oder durch ein optionales Spannband oder anderes Befestigungsmittel 76 verbunden und dies vervollständigt einen abgedichteten Bereich in dem Gleichlaufdrehgelenk 50. Der Faltenbalg 74 kann ferner eine Kompressionslippe 81 umfassen, die sich um den ersten Abschnitt 80 des Balgs 74 herum ringförmig erstreckt, um die Abdichtung zwischen der Faltenbalganordnung 70 und dem Gelenkaußenteil 60 zu verbessern.
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Der Faltenbalg 74 kann irgendeinen geeigneten Werkstoff umfassen, der ausreichend flexibel ist, um zu ermöglichen, dass das Gleichlaufdrehgelenk 50 über einen weiten Winkelbereich arbeiten kann. Geeignete Werkstoffe umfassen Thermoplastkunststoff, Gummi, Silikon, Kunststoffe und Urethan, usw.. Thermoplastkunststoff, Gummi und Silikon stellen ferner gute Abdichtungseigenschaften für den Faltenbalg 74 bereit.
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Die Abdeckhaube 72 ist im Allgemeinen ringförmig, die einen Kompressionsabschnitt 90 und einen freien Abschnitt 92 aufweist, der durch einen Stützabschnitt 98 in der Form eines sich axial erstreckenden Flansches vom Kompressionsabschnitt 90 getrennt ist. Der Kompressionsabschnitt 90 nimmt den Faltenbalg 74 ringförmig auf und verbindet ihn mit dem Gleichlaufdrehgelenk 50 in abgedichteter Weise. Bei dieser Ausführungsform ist der Kompressionsabschnitt 90 innerhalb eines Umfangskanals 65, der in der Außenfläche des Gelenkaußenteils 60 des Gleichlaufdrehgelenks 50 angeordnet ist, vercrimpt. Ferner kann der Kompressionsabschnitt 90 einen Kompressionsbogen 96 umfassen, der für eine zusätzliche Kompressionsretention der Kompressionslippe 81 des Faltenbalgs 74 gegen eine Ausnehmung 66 des Gelenkaußenteils 60 des Gleichlaufdrehgelenks 50 sorgt. Der freie Abschnitt 92 kann ferner eine ringförmige Aufweitung 94 umfassen, die als eine Schutzvorrichtung zum Ablenken von steinigen Fragmenten, die von außen einwirken, dient, während er den Faltenbalg 74 abstützt und festsetzt. Ferner stabilisiert der Stützabschnitt 98 die Membrane oder den Radialrollbalg 74 mit umgekehrten Innenradius durch radiales Festsetzen des Faltenbalgs innerhalb der Abdeckhaube 72, wenn das Gleichlaufdrehgelenk 50 Drehung unter Abwinklung und zyklischen Drehungen während des Betriebs ausgesetzt ist. Im Allgemeinen sieht die Abdeckhaube 72 einen Schutz für den Faltenbalg 74 durch Verringern des äußeren Einflusses von steinigen Fragmenten vor.
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Der Stützabschnitt 98 der Abdeckhaube 72 stützt den Faltenbalg 74 ab und setzt diesen radial fest, so wie er aufgenommen ist, und zwar während aller Winkelverlagerungen, die durch das Gleichlaufdrehgelenk 50 verursacht werden, während der freie Abschnitt 92 nur den Faltenbalg 74 abstützt und radial festsetzt, wenn er auf den zweiten Abschnitt 92 rollt, was durch große Winkelverlagerungen des Gleichlaufdrehgelenks 50 hervorgerufen wird. Primär ist es das freie oder offene Ende des zweiten Abschnitts 92 der Abdeckhaube 72, der eine Abschirmung oder Barriere für den Faltenbalg 74 gegen von außen einwirkende steinige Fragmente vorsieht. Die Abdeckhaube 72 kann aus einem Metallwerkstoff oder anderen Werkstoffen hergestellt sein, die Plastik, das beispielsweise eine starre Qualität aufweist, wenn es in einer im Wesentlichen zylindrischen Form verwendet wird, umfassen. Es ist für die Abdeckhaube 72 dieser Ausführungsform vorteilhaft, einen geeigneten Werkstoff für den Kompressions- oder ersten Abschnitt 90 zu verwenden, der verformbar ist, um die notwendige Retentionskraft vorzusehen, wenn die Anordnung 70 an das Gleichlaufdrehgelenk 50 angecrimpt wird.
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Obwohl die erste Ausführungsform der Erfindung für ein spezifisches Gleichlaufdrehgelenk, das Kugeln und Sätze an Kugellaufrillen für eine spezifische Art von Gleichlaufdrehgelenkbewegungen aufweist, beschrieben ist, ist es erkennbar, dass jegliche anderen geeigneten Gleichlaufkugeln und Sätze von Kugellaufrillen mit der vorliegenden Erfindung vorteilhaft verwendet werden können. Das Gleichlaufdrehgelenk kann ferner ein Festgelenk oder ein Verschiebegelenk, wie sie auf dem Gebiet bekannt sind, sein. Da Gleichlaufdrehgelenke dem Fachmann verständlich sind, werden die Gleichlaufdrehgelenke, wie sie bei der zweiten und der dritten Ausführungsform gegeben sind, nachfolgend nur so weit beschrieben, wie es notwendig ist, die verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung darzustellen.
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2 zeigt eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenks 50 mit direkter Drehmomentübertragung, das einen Stirnverzahnungsverbinder 100 aufweist, der vorteilhaft mit einem zugehörigen Ende 53 einer vorgesehenen Welle 52 einer Antriebseinheit 51 verwendet wird. Die 3 zeigt eine Axialansicht des Stirnverzahnungsverbinders 100, der in 2 dargestellt ist. Der Stirnverzahnungsverbinder 100 ist eine axiale Verlängerung des Gelenkinnenteils 62, der bei dieser Ausführungsform eine innere Bohrung umfasst, die Gewinde 55 zur Aufnahme der Druckschraube 54 aufweist.
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Der Stirnverzahnungsverbinder 100 ermöglicht, dass das Gleichlaufdrehgelenk 50 an dem zugehörigen Ende 53 der Welle 52 mittels einer Stirnverzahnung, die an einem Ende der Welle 52 und an einem Ende des Gelenkinnenteils 62 angeordnet ist, festgesetzt werden kann. Der Stirnverzahnungsverbinder 100 weist im Allgemeinen das Erscheinungsbild einer Mehrzahl von vordefinierten Zähnen 102 auf, die spezifische Höhen und abgewinkelte Kanten aufweisen, um eine sichere Verbindung zwischen dem Gelenkinnenteil 62 und der Welle 52 zu ermöglichen, wobei ferner jegliche Geräusche oder Vibrationen, die zwischen einer Zahnverbindung in dem Gleichlaufdrehgelenk 50 hervorgerufen werden können, verringert werden. Wie oben erwähnt, wird die Welle 52 mit dem Gelenkinnenteil 62 durch die Schraube 54, die in das Innengewinde 55 des Gelenkinnenteils 62 eingreift, verbunden. Die mehreren Zähne 102 sind auf der Stirnfläche des Gelenkinnenteils 62 und der Welle 52 und an der äußeren Peripherie des Gelenkinnenteils 62 und der Welle 52 angeordnet. Die Zähne 102 können eine kontinuierliche Reihe von Zähnen 102 um den gesamten äußeren Umfang herum darstellen oder können vorbestimmte Lücken 104, die zwischen den Zähnen 102 zur Gewichtsverringerung und einfacheren Montage vorgesehen sind, umfassen. Die Zähne 102 an dem Gelenkinnenteil 62 und der Welle 52 weisen bei der dargestellten Ausführungsform im Allgemeinen einen quadratisch geformten Zahn 102 auf, jedoch ein beliebig anders geformter Zahn kann abhängig von den Ausgestaltungsanforderungen des Gleichlaufdrehgelenks 50 verwendet werden. Die Zähne 102 an dem Gelenkinnenteil 62 kommen mit den Zähnen 102 an der Welle 52 in Eingriff und erzeugen in Drehrichtung festgesetzte Verbindung zwischen dem Gelenkinnenteil 62 und der Welle 52, was ermöglicht, dass ein Drehmoment durch das Gleichlaufdrehgelenk 50 übertragen wird. Es ist daher zu vermerken, dass verschiedene Höhen, Breiten und Winkel für die Zähne 102 des Gelenkinnenteils 62 und der Welle 52 verwendet werden können, die spezifische Drehmomentübertragungseigenschaften für das Gleichlaufdrehgelenk 50 gemäß der Erfindung erlauben.
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Um die Ausrichtungsgenauigkeit zu verbessern, können die mehreren Zähne 102 und/oder die vorbestimmten Lücken 104 einen Druckwinkel Θ umfassen. Der Druckwinkel Θ erstreckt sich von einer Drehachse 108 nach außen durch die mehreren Zähne und/oder vorbestimmten Lücken zu deren Außenumfang, wodurch die Ausrichtung und Zentrierung des Gelenkinnenteils 62 verbessert wird, wenn es mit der Welle 52 verbunden ist. Bei dieser Ausführungsform erstreckt sich der Druckwinkel Θ axial nach außen. Es ist verständlich, dass der Druckwinkel Θ sich optional axial nach innen erstrecken kann, konkav oder konvex sein kann oder sich rechtwinklig zu der Drehachse 108 erstrecken kann.
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Wie oben erwähnt, wird die Axialhalterung des Gelenkinnenteils 62 an der Welle 52 durch eine Druckschraube 54 erzielt. Die Axialhalterung des Gelenkinnenteils 60 an der Welle 52 kann auch anders erzielt werden, wie es vom Fachmann in Erwägung gezogen wird. Es ist ferner verständlich, dass die Axialhalterung des Gelenkinnenteils 62 an einer Welle 52 ferner durch ein Anschlussstück, eine Mutter oder andere Befestigungsmittel, nur um einige Beispiele zu nennen, jedoch ohne Begrenzung, erzielt werden kann.
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4 zeigt eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenks 150 mit direkter Drehmomentübertragung, das einen Stirnverzahnungsverbinder 200 aufweist. Der Stirnverzahnungsverbinder 200 umfasst bei dieser Ausführungsform ein Außengewinde 155, das an der Befestigungsfläche 167 zur Aufnahme einer Druckmutter (nicht dargestellt) angeordnet ist. Der Stirnverzahnungsverbinder 200 ermöglicht, dass das Gleichlaufdrehgelenk 150 an einer bereitgestellten Welle festgesetzt werden kann. Der Stirnverzahnungsverbinder 200 weist im Allgemeinen das Erscheinungsbild einer Mehrzahl von vordefinierten Zähnen 202 auf, die spezifische Höhen und abgewinkelte Kanten aufweisen, um eine sichere Verbindung zwischen dem Gelenkinnenteil 162 und der vorgesehenen Welle zu ermöglichen. Die mehreren Zähne 202 sind an der Stirnfläche des Gelenkinnenteils 162 und an dem Außenumfang des Gelenkinnenteils 162 vorgesehen. Der Stirnverzahnungsverbinder 200 kann eine kontinuierliche Reihe von Zähnen 202 um den gesamten Außenumfang herum darstellen oder die Zähne 202 können vorbestimmte Lücken 204, die in die Zähne 202 eingearbeitet sind, umfassen. Die Zähne 202 an dem Gelenkinnenteil 162 sind bei dieser Ausführungsform im Allgemeinen U-förmig dargestellt, jedoch kann jede andere Zahnform, abhängig von den Ausgestaltungsanforderungen des Gleichlaufdrehgelenks 150, verwendet werden.
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5 zeigt eine Axialansicht einer dritten Ausführungsform eines Gleichlaufdrehgelenks 250 mit direkter Drehmomentübertragung, das einen Stirnverzahnungsverbinder 300 aufweist. Der Stirnverzahnungsverbinder 300 dieser Ausführungsform weist im Allgemeinen das Erscheinungsbild einer Mehrzahl von vordefinierten Zähnen 302, 303 auf, die spezifische Höhen und abgewinkelte Kanten aufweisen, um eine sichere Verbindung zwischen dem Gelenkinnenteil 262 und einer bereitgestellten Welle zu ermöglichen. Die mehreren Zähne 302, 303 sind an der axialen ebenen Stirnfläche des Gelenkinnenteils 262 und an dem Außenumfang des Gelenkinnenteils 262 angeordnet. Der Stirnverzahnungsverbinder 300 kann abwechselnde Reihen von Zähnen 302, 303 und Lücken 304, 305 umfassen, wobei jede Reihe in Quadranten angeordnet ist, die an dem Außenumfang des Gelenkinnenteils 262 vorgesehen sind. Die Zähne 302, 303 und die Lücken 304, 305 an dem Gelenkinnenteil 262 sind bei dieser Ausführungsform im Allgemeinen rechteckig gerade ausgebildet, jedoch ein beliebig anders geformter Zahn kann abhängig von den Ausgestaltungsanforderungen des Gleichlaufdrehgelenks 250 verwendet werden. Die Zähne 302, 303 und die Lücken 304, 305 dieser Ausführungsform werden durch ein zweischrittiges Räumverfahren erzielt, wobei bei einem ersten radialen Räumzug des Gelenkinnenteils 262 die Zähne 302 und die Lücken 304 in einer ersten Richtung ausgebildet werden und bei einem zweiten radialen Räumzug des Gelenkinnenteils 262 werden die Zähne 303 und die Lücken 305 in einer zweiten Richtung ausgebildet. Ein beliebiges anderes Herstellungsverfahren kann anderer Weise, wie es für den Fachmann in Erwägung gezogen wird, verwendet werden.
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Während der Werkstoff und die Herstellung einiger der Gleichlaufdrehgelenkbauteile beschrieben wurden, ist die geeignete Auswahl für die weiteren Bauteile dem Fachmann geläufig.
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Es ist aus dem Vorstehenden offensichtlich, dass ein neues und verbessertes Gleichlaufdrehgelenk für eine direkte Drehmomentübertragung dem Fachgebiet erschlossen wurde. Während die Erfindung in Verbindung mit einer oder mehreren Ausführungsformen beschrieben wurde, ist es offensichtlich, dass die Erfindung nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt ist. Im Gegensatz, die Erfindung deckt alle Alternativen, Verbesserungen und Äquivalente, die von dem Sinn und Umfang der angehängten Ansprüche umfasst sein könnten, ab.
