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Technisches Gebiet
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Die
Offenbarung bezieht sich im Allgemeinen auf abwinkelbare Gelenke
und insbesondere ein System und ein Verfahren zur Begrenzung der
Abwinkelung eines abwinkelbaren Gelenks.
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Hintergrund der Erfindung
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Gleichlaufdrehgelenke
(CVJs) und andere Drehgelenke sind herkömmliche Bauteile in Kraftfahrzeugen. Üblicherweise
werden Gleichlaufdrehgelenke dort verwendet, wo die Übertragung
einer konstanten Drehbewegung notwendig ist. Typische Arten von
Gleichlaufdrehgelenken sind Tripodeverschiebegelenke, Tripodefestgelenke,
Kugelverschiebegelenke und Kugelfestgelenke. Diese Arten von Gelenken
werden derzeit in Vorderradantriebsfahrzeugen, Hinterradantriebsfahrzeugen
und in Längswellen,
die in Hinterradantriebs-, Allradantriebs- und Vierradantriebsfahrzeugen
verwendet werden, benutzt. Die Gleichlaufdrehgelenke sind im Allgemeinen
lebensdauergeschmiert und durch einen Dichtungsbalg abgedichtet,
wenn sie bei Antriebswellen oder Halbwellen verwendet werden. Gleichlaufdrehgelenke
sind daher abgedichtet, um das Fett in dem Gelenk festzuhalten und
Verunreinigungen, beispielsweise Schmutz und Wasser aus dem Gelenk fernzuhalten.
Um diesen Schutz vorzusehen, ist das Gleichlaufdrehgelenk normalerweise
an dem offenen Ende eines Außenteils
durch einen Dichtungsbalg, der aus Gummi, Thermoplast oder Silikonwerkstoffen hergestellt
ist, umschlossen. Das gegenüberliegende Ende
des Außenteils
ist im Allgemeinen durch eine Haube oder Kappe, die als Fettkappe
bei Scheibengelenken bekannt ist, abgeschlossen. Ein Monoblock oder
ein als integrales Schaft-Nabe-Gelenk
gestaltetes Gelenk sind durch die innere Geometrie des Außenteils
abgedichtet. Die Abdichtung und der Schutz des Gleichlaufdrehgelenks
sind notwendig, da eine Verunreinigung der Innenkammer des Gelenks
im Allgemeinen zur Beschädigung
des Gelenks führt.
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Eine
Hauptfunktion des Gleichlaufdrehgelenks ist die Übertragung von Drehkräften und
Drehmomenten. Ein Verschiebegelenk überträgt Drehgeschwindigkeiten, während es
eine relative axiale Verlagerung innerhalb des Gelenks zuläßt. Im Allgemeinen
arbeitet ein Tripodegelenk als ein Verschiebegleichlaufdrehgelenk,
wobei eine geringe axiale Abwinkelung ermöglicht ist. Bei typischen Gelenkanordnungen
werden verschiedene verschraubbare Gelenke verwendet, um diese an
einer Gelenkwelle oder einer Halbwelle (Seitenwelle) im Kraftfahrzeug zu
montieren. Diese Gelenkwellen- und Halbwellenbaueinheiten werden
herkömmlicherweise
vor der Installation innerhalb eines Antriebsstrangs eines Fahrzeugs
zusammengebaut.
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Wenn
eine Gelenkwelle in einem Fahrzeug montiert ist, ist der maximale
Winkel zwischen den Enden der individuellen Gelenke durch andere
Bauteile des Antriebsstrangs und des Fahrzeugs begrenzt. Bevor eine
montierte Gelenkwelle in einem Fahrzeug installiert wird, können die
individuellen Gelenke in verschiedene Stellungen gebracht werden,
die Winkel zwischen den Enden der individuellen Gelenke umfassen,
die die maximalen Winkel, die während
des Betriebs vorherrschen, übersteigen. Eine übermäßige Stellung
kann zu Anordnungen der individuellen Gelenke führen, dass Bauteile, beispielsweise
der Gelenkbalg, beschädigt
werden. Von Wichtigkeit ist der Balg eines Tripodegelenks in einer Gelenkwelle,
bei dem die Geometrie des Tripodegelenkes ermöglicht, dass die Welle des
Tripodegelenks einen Abschnitt des flexiblen Balgs einklemmt, wodurch
der Balg möglicherweise
beschädigt
wird und die erwartete Lebensdauer des Balgs verringert wird. Es
besteht daher ein Bedarf für
ein System zum Begrenzen der Abwinkelung (nicht axiale Winkeldrehung
der Welle) eines Tripodegelenks oder anderer Gelenke, um eine Beschädigung des
Balgs vor und während
der Installation der Gelenkwelle zu verhindern.
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Offenbarung der Erfindung
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Die
vorliegende Anmeldung offenbart eine Gelenkvorrichtung, die einen äußeren Gelenkabschnitt,
der ein offenes Ende, eine äußere Gelenkachse
und eine Außengelenkinnenfläche aufweist, die
wenigstens teilsweise eine innere Kammer bildet. Die Gelenkvorrichtung
umfasst ferner einen inneren Gelenkabschnitt, der einen Zapfenstern,
der in den äußeren Gelenkabschnitt
eingeführt
ist, und eine Welle, die eine Wellenachse bildet und die sich durch das
offene Ende hindurch erstreckt, umfasst. Der Zapfenstern umfasst
einen Zapfen. Der Zapfen ist wenigstens teilweise in die Kammer
eingesetzt. Der innere Gelenkabschnitt umfasst eine Abwinkelungsbegrenzungsvorrichtung,
die wahlweise die Abwinkelung des Gelenkes begrenzt.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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In
den Zeichnungen sind beispielhafte Ausführungsformen im Detail dargestellt.
Obwohl die Zeichnungen einige Ausführungsformen darstellen, sind
diese nicht notwendigerweise maßstabsgetreu und
bestimmte Merkmale können überzogen,
entfernt oder teilweise geschnitten sein, um die vorliegende Erfindung
besser darstellen und erklären
zu können.
Ferner ist nicht gedacht, dass die hier dargestellten Ausführungsformen
vollständig
sind oder die Ansprüche
auf die genauen Ausführungsformen
und Konfigurationen, die in den Zeichnungen dargestellt und in der
nachfolgenden detaillierten Beschreibung offenbart sind, in irgend
einer Weise begrenzen oder einschränken.
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1 ist
eine Draufsicht auf ein Antriebsstrangsystem.
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2 ist
eine teilweise geschnittene Draufsicht auf die Gelenkwelle, die
in 1 dargestellt ist.
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3 ist
eine teilweise geschnittene Ansicht eines Abschnitts der Gelenkwelle
von 2.
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4 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung eines Abschnitts einer
Gelenkwelle von 2.
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5 ist
eine Schnittdarstellung entlang der gestrichelten Linie 5-5 von 3,
wobei einige Abschnitte aus Zwecken der Klarheit entfernt sind.
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6 ist
eine teilweise geschnittene Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle
gemäß dem Stand
der Technik.
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7 ist
eine teilweise geschnittene Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle.
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8 ist
eine teilweise geschnittene Darstellung entlang der Schnittlinie
8-8 von 7.
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9 ist
eine teilweise geschnittene Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle.
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10 ist
eine Schnittdarstellung des Abschnitts einer Gelenkwelle.
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11 ist
eine teilweise geschnittene Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle.
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12 ist
eine teilweise geschnittene Darstellung eines Abschnitts einer Gelenkwelle.
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13 ist
eine Schnittdarstellung des Abschnitts der Gelenkwelle von 12,
die eine zweite Stellung darstellt.
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14 ist
eine Schnittdarstellung entlang der Schnittlinie 14-14 von 12.
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Detaillierte Beschreibung
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1 zeigt
einen Antriebsstrang 20 eines (nicht dargestellten) Fahrzeugs.
Der Antriebsstrang 20 umfasst einen Motor 22,
der mit einem Getriebe 24 und einer Abtriebseinheit 26 verbunden
ist. Ein vorderes Ausgleichsgetriebe 32 weist eine rechte vordere
Halbwelle 34 und eine linke vordere Halbwelle 38 auf,
die jeweils mit einem Rad 38 verbunden sind und Leistung
an diese Räder
abgeben. Die Abtriebseinheit 26 weist eine Längsantriebswelle 40 und
eine Vorderradgelenkwelle 42 auf, die sich von dieser aus
erstrecken. Die Vorderradgelenkwelle 42 verbindet das vordere
Ausgleichsgetriebe 32 mit der Abtriebseinheit 26.
Die Längsantriebswelle 40 verbindet
die Abtriebseinheit 26 mit einem hinteren Ausgleichsgetriebe 44,
wobei das hintere Ausgleichsgetriebe 44 eine hintere rechte
Seitenwelle 46 und eine hintere linke Seitenwelle 48 umfasst,
die jeweils an einem Ende an einem Rad 38 enden.
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Die
Längsantriebswelle 40 umfasst,
wie am besten in 2 sichtbar, eine vordere Gelenkwelle 52,
eine hintere Gelenkwelle 54, ein abwinkelbares Tripodegelenk 50 und
zwei Hochgeschwindigkeitsgleichlaufdrehgelenke 60. Die
vordere Gelenkwelle 52 wird durch eine Achse A-A definiert
und die hintere Gelenkwelle 54 durch eine Achse B-B definiert. Die
Gleichlaufdrehgelenke 60 übertragen Leistung, sogar wenn
die Räder 38 oder
die Wellen aufgrund des Lenkens und des Ein- und Ausfederns der
Aufhängung
sich verändernde
Winkel aufweisen. Gleichlaufdrehgelenke 60 sind ferner
an beiden Enden der Halbwellen 46, 48 angeordnet,
die das Rad 38 mit dem Hinterachsausgleichsgetriebe 44 verbinden.
Auch beide Enden der rechten vorderen Halbwelle 34 und
der linken vorderen Halbwelle 36 umfassen Gleichlaufdrehgelenke 60.
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Die
Gleichlaufdrehgelenke 60 können durch beliebige Standardtypen
dargestellt sein, die beispielsweise Tripodeverschiebegelenke, Gelenke
mit sich kreuzenden Bahnen, Kugelfestgelenke, Tripodefestgelenke
oder Doppel-Offset-Gelenke, was alle allgemein bekannte Begriffe
auf dem Gebiet der verschiedenen Arten von Gleichlaufdrehgelenken
sind. Die Gleichlaufdrehgelenke 60 ermöglichen die Übertragung
von konstanten Geschwindigkeiten unter Winkeln, die beim alltäglichen
Fahren von Kraftfahrzeugen sowohl in den Halbwellen (Seitenwellen),
als auch Längswellen
dieser Fahrzeuge auftreten.
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Der
Antriebsstrang 20 stellt ein allrad-angetriebenes Fahrzeug
dar, wobei jedoch zu bemerken ist, dass die Ausführungsform der Gleichlaufdrehgelenke 60 gemäß der vorliegenden
Erfindung auch bei Heckantriebsfahrzeugen, Vorderradantriebsfahrzeugen,
Allradantriebsfahrzeugen und Vier-radantriebsfahrzeugen verwendet
werden kann.
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Wie
es am besten aus den 3 bis 5 ersichtlich
ist, umfasst das Gelenk 50 eine Tulpe oder einen äußeren Gelenkabschnitt 70,
der mit der vorderen Gelenkwelle 52 verbunden ist, und
einen inneren Gelenkabschnitt 72. Der innere Gelenkabschnitt 72 umfasst
eine Welle 74, die mit der hinteren Gelenkwelle 54 verbunden
ist. Der innere Gelenkabschnitt 72 umfasst auch eine Tripode
oder Zapfenstern 76, der mit der Welle 74 verkeilt
ist. Wie am besten in 2 sichtbar ist, ist die Tulpe 75 ferner
im Allgemeinen durch die Achse A-A der vorderen Gelenkwelle 52 definiert
und die Welle 74 ist ferner im Allgemeinen durch die Achse
B-B der hinteren Gelenkwelle 54 definiert.
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Die
Tulpe 70 ist mit einer inneren Ausnehmung 84 versehen,
die drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteilte Kammern 86 aufweist. Die Kammern 86 bilden
Paare von auf dem Umfang gegenüberliegenden
Bahnen 88, die durch eine Kammerhauptfläche 90 verbunden sind,
die sich von einem offenen Ende 94 der Tulpe 70 bis
zu einer Ringwand 96 erstreckt. Die Bahnen 88 der
benachbarten Kammern 86 werden durch eine Tulpennebenfläche 92 verbunden.
Der Zapfenstern 76 umfasst einen ringförmigen Nabenabschnitt 100,
der mit einer Öffnung 102 zum
Einführen
der Welle 74 in dieselbe und mit drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteilten Zapfenansätzen 104 versehen
ist. Wie dargestellt, ist der Zapfenstern 76 mit der Welle 74 für die Drehung
mit derselben verkeilt. Drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte
Zapfen 106, die die Achsen T1, T2, T3 und eine Zapfenkrone 108 an
einem freien Ende aufweisen, erstrecken sich von dem Nabenabschnitt 100 (an
jedem Zapfenansatz 104). Ein Zapfen 106 ist in jede
Kammer 86 eingeführt.
Eine Rolleneinheit 110 ist in jeder Kammer 86 mit
einem Zapfen 106, der in diese eingesetzt ist, angeordnet.
Jeder Zapfen 106 umfasst eine Zapfennut 112, die
in demselben ausgebildet ist. Jede Rolleneinheit 110 umfasst
Lagernadeln 116 und eine Rolle 118.
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Jede
Rolle 118 mit Lagernadeln 116 ist axial an jedem
Zapfen 106 durch eine Haltescheibe 120 und einen
Sicherungsring 122 festgesetzt. Der Sicherungsring 122 ist
in einer Zapfennut 112 jedes Zapfens 106 festgesetzt.
In Verbindung mit der Haltescheibe 120 setzt der Sicherungsring 122 jede
Lagernadel 116 und jede Rolle 118 auf jedem Zapfen 106 fest.
Die Rolleneinheiten 110 können axial entlang der Achsen
T1, T2, T3 zwischen dem Kontakt mit den Zapfenansätzen 104 und
den Sicherungsringen 120 schwimmen. Im Allgemeinen ist
die Kammerhauptfläche 90 durch
einen ersten Kammerdurchmesser DV gebildet und die Tulpennebenfläche 92 durch
einen zweiten Kammerdurchmesser dv (5). Jeder
Zapfen 106 umfaßt
eine zylindrische Außenfläche 124 und
ein Zapfenende 126. Wenn der Zapfenstern 76 konzentrisch
zu der Tulpe 70 angeordnet ist, ist im Allgemeinen ein
Spalt C zwischen jedem Zapfenende 126 und der Kammerhauptfläche 90 (3 und 5)
vorgesehen.
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Wie
am besten in 5 gezeigt, kann das Gelenk 50 um
die Achsen A-A und B-B in drei im Allgemeinen gleiche Abschnitte
unterteilt werden. Jeder Zapfen ist im Allgemeinen durch einen Zapfenradius TH,
der sich zu dem Zapfenende 126 erstreckt, definiert. Wenn
das Gelenk 50 mit der Tulpe 70 antriebsmäßig verbunden
ist und die Welle 74 im Allgemeinen axial ausgerichtet
ist, beaufschlagen die Drehkräfte
innerhalb des Gelenks 50 so, dass sich die Achsen A-A und
B-B koaxial ausrichten, und dass die Zapfen innerhalb der Rolleneinheiten 110 schwimmen,
um einen im Allgemeinen gleichmäßigen Spalt C
zwischen jedem Zapfenende 126 und der Kammerhauptfläche 90 vorzusehen.
Das heißt,
im Allgemeinen entspricht der Zapfenradius TH addiert mit dem Spalt
C dem ersten Kammerdurchmesser DV.
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Wie
am besten an 3 ersichtlich, umfasst das Gelenk 50 ferner
eine Balganordnung 130. Die Balganordnung 130 umfasst
eine Balgbüchse 132 und
einen flexiblen Balg 134. Der flexible Balg 134 umfasst
einen äußeren Endwulst 140,
ein inneres Wellenende 142, einen flexiblen Abschnitt 144,
der sich zwischen diesen erstreckt, eine Balgaußenfläche 146 und eine Balginnenfläche 148.
Die Balgbüchse 132 umfasst
ein gekrimptes Ende 150, das über den Endwulst 140 zurückgefaltet
ist, ein Tulpenende 152, das mit der Tulpe 70 verbunden
ist, einen im Allgemeinen zylindrischen Büchsenkörper 154, der sich
zwischen diesen erstreckt, eine Büchsenaußenfläche 156 und eine Büchseninnenfläche 158.
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6 zeigt
die Gelenkwelle von 1–5 bei einer
Anordnung gemäß dem Stand der
Technik, wobei gleiche Bauteile gleiche Bezugszeichen aufweisen.
Bei der Anordnung gemäß dem Stand
der Technik ist die Achse A-A der vorderen Tulpe 70 nicht
mit der Achse B-B der Welle 74 ausgerichtet. Bei der dargestellten
Stellung kann das Gelenk 50 nicht bei der Anordnung gemäß dem Stand der
Technik drehen, wenn es in dem Antriebsstrang 20 installiert
ist, sondern kann nur zur Konfiguration gemäß dem Stand der Technik abgewinkelt
werden, wenn nicht vollständig
in dem Antriebsstrang 20 montiert, da die Abwinkelung eines
montierten Gelenks 50 nicht vor dem Einbau begrenzt ist.
Wenn es vollständig
in dem Antriebsstrang 20 installiert ist, kann das Gelenk 50 abgewinkelt
werden, da dieses durch die Positionierung der Wellen 52, 54 relativ
zu einer dritten Konfiguration (nicht dargestellt) begrenzt ist, d.
h. in einer Zwischenposition zwischen der Axialausrichtung von 3 und
der unbehinderten Abwinkelung von 6. Das heißt, der
Betrieb des Antriebsstrangs 20 wird keine Berührung der
Antriebsstrangbauteile, beispielsweise einen Kontakt zwischen der
Welle 74 und der vorderen Tulpe 70, hervorrufen
und im Allgemeinen sind die Gelenke, beispielsweise das Gelenk 50,
derart dimensional ausgelegt, dass dieser Kontakt nicht bei einer
maximalen Abwinkelung, die durch den Antriebsstrang 20 ermöglicht wird
und durch die Bauteile des Antriebsstrangs 20, die im Allgemeinen
an dem Fahrzeug befestigt sind, hervorgerufen wird.
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Wie
am besten durch den Vergleich der 3 und 6 ersichtlich
ist, ermöglicht
der Spalt C zwischen jedem Zapfenende 126 und der Kammerhauptfläche 90,
dass die Welle 74 relativ zu der Tulpe 70 abgewinkelt
werden kann. 6 zeigt jedoch, dass die Welle 74 relativ
zu der Tulpe 70 abgewinkelt werden kann, bis die Büchsenaußenfläche 156 des gekrimpten
Endes 150 der Balgbüchse 132 mit
der Balgaußenfläche 146 des
Balgs 134 in Kontakt tritt. Dieser Kontakt kann zur Beschädigung des
Balgs 134 und einschließlich des Ausfalls des Balgs 134, bezüglich seiner
gewünschten
Arbeitsweise, führen. Die
festgestellten Beschädigungen
umfassen unerwünschte
eingerissene Abschnitte des Balgs 134.
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Die 3 und 6 zeigen
ferner, dass die Tulpe 70 axial relativ zu der Welle 74 verlagert
werden kann. Wenn das Gelenk 50 nicht vollständig eingebaut
ist, ist diese relative axiale Verlagerung durch den Kontakt zwischen
der Welle 74 und/oder dem Zapfenstern 76 und der
Wand 96 bei einer Anordnung mit vollständig eingeführter Welle (nicht dargestellt)
und Dehnung des Balgs 134 bei einer Anordnung mit vollständig ausgeschobener
Welle (nicht dargestellt) begrenzt. Eine Beschädigung des Balgs kann bei verschiedenen
Ausschiebestellungen zwischen der Tulpe 70 und der Welle 74 zwischen
der Stellung mit vollständig
eingeschobener Welle und der Stellung mit vollständig ausgeschobener Welle, wenn
das Gelenk 50 nicht vollständig installiert ist, auftreten.
Wenn sie vollständig
(1) montiert ist, umfasst der Verschiebeweg des
Gelenks 50 eine relative axiale Verlagerung zwischen der
Welle 74 und der Tulpe 70, die nicht durch Kontakt
oder Behinderung zwischen den Bauteilen des Gelenks 50 begrenzt
ist. Das heißt,
wenn es vollständig
in dem Antriebsstrang 20 eingebaut ist, ist das Gelenk 50 durch andere
Bauteile des Antriebsstrangs 20 eingeschränkt und
kann daher nicht zu der Stellung mit vollständig eingeschobener Wellte
oder der Stellung mit ausgeschobener Welle verstellt werden.
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7 zeigt
ein Gelenk 250. Das Gelenk 250 umfasst eine Tulpe
oder einen äußeren Gelenkabschnitt 270,
der mit einer vorderen Gelenkwelle, beispielsweise der vorderen
Gelenkwelle 52, verbunden ist, und einen inneren Gelenkabschnitt 272.
Der innere Gelenkabschnitt 272 umfasst eine Welle 274,
die mit einer hinteren Gelenkwelle, beispielsweise der hinteren
Gelenkwelle 54, verbunden ist. Der innere Gelenkabschnitt 272 umfasst
auch eine Tripode oder einen Zapfenstern 276, die/der mit
der Welle 274 verkeilt ist. Die Tulpe 270 wird
im Allgemeinen durch eine Achse A1-A1 definiert und die Welle 274 durch eine
Achse B1-B1 definiert. Die Tulpe 270 kann axial relativ
zu der Welle 274 während
des Betriebs des Antriebsstrangs 20 und zu anderen Zeiten,
umfassend den Transport und die Montage einer Gelenkwelle, beispielsweise
der Gelenkwelle 40, verlagert werden.
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Die
Tulpe 270 ist mit einer inneren Ausnehmung 284 versehen,
die drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteilte Kammern 286 aufweist. Die Kammern 286 bilden
Paare von auf dem Umfang gegenüberliegende
Bahnen 288, die durch eine erste Innenfläche oder
Kammerhauptfläche 290,
die sich von einem offenen Ende 294 der Tulpe 270 zu
einer Ringwand 296 erstreckt, verbunden sind. Die Bahnen 288 nebeneinander
angeordneter Kammern 286 werden durch eine zweite Innenfläche oder
Tulpennebenfläche 292 verbunden.
Der Zapfenstern 276 umfasst einen ringförmigen Nabenabschnitt 300,
der mit einer Öffnung 302 zum
Einführen
der Welle 274 und mit drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilten
Zapfenansätzen 304 versehen
ist. Wie dargestellt, ist der Zapfenstern 276 mit der Welle 274 für eine Drehung mit
dieser verkeilt. Drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteilte Zapfen 306, die eine Zapfenkrone 308 an
einem freien Ende aufweisen, erstrecken sich (an jedem Zapfenansatz 304)
von der Nabe 300.
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Jeder
Zapfen 306 wird in einer der Kammern 286 angeordnet.
Eine Rolleneinheit 310 mit einem darin angeordneten Zapfen 306 ist
in jeder Kammer 286 angeordnet. Jede Rolleneinheit 310 umfasst
Lagernadeln 316 und Rollen 318. Jede Rolle 318 mit den
Lagernadeln 316 ist axial auf einem Zapfen 306 durch
einen Sicherungsring 320 festgesetzt. Die Rolleneinheiten 310 können axial
zwischen einem Kontakt mit den Zapfenansätzen 304 und den Sicherungsringen 320 schwimmen.
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Im
Allgemeinen ist die Kammerhauptfläche 290 durch einen
ersten Kammerdurchmesser DV gebildet und die Tulpennebenfläche 292 wird
durch einen zweiten Kammerdurchmesser dv (wie in 5 dargestellt)
gebildet. Jeder Zapfen 306 umfasst eine im Allgemeinen
zylindrische Außenfläche 324 und ein
Zapfenende 326. Das heißt, jeder Zapfen 306 wird
durch eine im Allgemeinen zylindrische Fläche gebildet, die sich zwischen
einem Zapfenansatz 304 und einer Zapfenkrone 308 erstreckt,
dort wo die Zapfenkrone 308 das Zapfenende 326 aufweist. Wenn
der Zapfenstern 276 konzentrisch zu der Tulpe 270 angeordnet
ist, ist im Allgemeinen ein Spalt zwischen jedem Zapfenende 326 und
der Kammerhauptfläche 290 vorgesehen.
Der Spalt zwischen jedem Zapfenende 326 und der Kammerhauptfläche 290 ermöglicht,
dass die Welle 274 relativ zu der Tulpe 270 abgewinkelt
werden kann.
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8 zeigt
das Gelenk 250, wobei zur Klarheit der Zapfenstern 276 entfernt
und die Welle 274 in diesem mittig zentriert ist. Wie am
besten in 8 sichtbar ist, kann das Gelenk 250 um
die Achsen A1-A1 und B1-B1 in drei im Allgemeinen gleiche Abschnitte
unterteilt werden. Wenn das Gelenk 250 mit der Tulpe 270 arbeitet
und die Welle 274 im Allgemeinen axial ausgerichtet ist,
drängen
die Drehkräfte
innerhalb des Gelenks 250 die Achsen A1-A1 und B1-B1 dazu,
sich koaxial auszurichten und die Zapfen schwimmen in den Rolleneinheiten 310,
um einen im Allgemeinen gleichmäßigen Spalt
zwischen jedem Zapfenende 326 und der Kammerhauptfläche 290 vorzusehen.
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Gemäß einer
erneuten Bezugnahme auf 7, umfasst das Gelenk 250 ferner
eine Balganordnung 330. Die Balganordnung 330 umfasst
eine Balgbüchse 332 und
einen flexiblen Balg 334. Der flexible Balg 334 umfasst
einen äußeren Endwulst 340,
ein inneres Wellenende 342, einen flexiblen Abschnitt 344,
der sich zwischen diesen erstreckt, eine Balgaußenfläche 346 und eine Balginnenfläche 348. Die
Balgbüchse 332 umfasst
ein gekrimptes Ende 350, das über den Endwulst 340 zurückgefaltet
ist, ein Tulpenende 352, das mit der Tulpe 270 verbunden
ist, einen im Allgemeinen zylindrischen Büchsenkörper 354, der sich
zwischen diesen erstreckt, eine Büchsenaußenfläche 356 und eine Büchseninnenfläche 358.
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Die 7 und 8 zeigen,
dass das Gelenk 250 ferner eine Begrenzungsvorrichtung
oder einen Begrenzungsabschnitt 360 umfasst. Bei der dargestellten
Ausführungsform
ist der Begrenzungsabschnitt 360 im Allgemeinen ein Ring,
der eine Ringinnenfläche 364 (8),
die im Allgemeinen an der Welle 274 befestigt (verkeilt
oder aufgepresst) ist, und eine im Allgemeinen zylindrische äußere Begrenzungsfläche 368 aufweist.
In 7 ist die Achse A1-A1 der vorderen Tulpe 270 nicht
mit der Achse B1-B1 der Welle 274 ausgerichtet und die äußere Begrenzungsfläche 368 des
Begrenzungsabschnitts 360 steht mit der Tulpennebenfläche 292 in
Kontakt. Während
die äußere Begrenzungsfläche 368 des
Begrenzungsabschnitts 360 mit der Tulpennebenfläche 292 in
Kontakt tritt, tritt das Zapfenende 326, das in 7 geschnitten
dargestellt ist, nicht mit der Kammerhauptfläche 290 bei der dargestellten
Ausführungsform
in Kontakt. Wie am besten in 8 sichtbar
ist, kann die äußere Begrenzungsfläche 368 des Begrenzungsabschnitts 360 mit
zwei Tulpennebenflächen 292 in
Kontakt treten, wenn die Welle 274 in Richtung des Pfeils
D8 abgewinkelt ist. Dementsprechend wird eine Abwinkelung zwischen
der Welle 274 und der Tulpe 270 verhindert, wenn
die äußere Begrenzungsfläche 368 des
Begrenzungsabschnitts 360 wenigstens teilweise eine Tulpennebenfläche 292 kontaktiert.
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Der
Kontakt zwischen dem Begrenzungsabschnitt 260 und der Tulpe 270 verhindert
daher, dass die Büchsenaußenfläche 356 des
gekrimpten Endes 350 der Balgbüchse 332 die Balgaußenfläche 346 des
Balgs 334 während
der Abwinkelung der Welle 274 relativ zu der Tulpe 270 kontaktiert.
Dieser fehlende Kontakt zwischen dem gekrimpten Ende 350 und
der Balgaußenfläche 346 verhindert
eine ungewünschte
Beschädigung
des Balgs 334.
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Wenn
die Gelenkwelle, beispielsweise die Gelenkwelle 40, mit
einem Gelenk 250 verbunden ist, wird die Handhabung der
Gelenkwelle, wenn sie nicht vollständig in dem Antriebsstrang 20 installiert ist,
zu keiner Beschädigung
des Balgs 334 durch die Balgbüchse 332 führen. Die äußere Begrenzungsfläche 368 kann,
obwohl sie im Allgemeinen zylindrisch dargestellt ist, gewölbt oder
im Allgemeinen kreisringförmig
sein oder jegliche andere geeignete Form aufweisen.
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9 zeigt
ein Gelenk 450. Das Gelenk 450 umfasst eine Tulpe
oder einen äußeren Gelenkabschnitt 470,
der mit einer vorderen Gelenkwelle, beispielsweise der vorderen
Gelenkwelle 52, verbunden ist, und einen inneren Gelenkabschnitt 472.
Der innere Gelenkabschnit 472 umfasst eine Welle 474,
die mit einer hinteren Gelenkwelle, beispielsweise der hinteren
Gelenkwelle 54, verbunden ist. Der innere Gelenkabschnitt 472 umfasst
ferner eine Tripode oder einen Zapfenstern 476, die/der
mit der Welle 474 verkeilt ist. Die Tulpe 470 wird
im Allgemeinen durch eine Achse A2-A2 und die Welle 474 durch eine
Achse B2-B2 gebildet. Die Tulpe 470 kann axial relativ
zu der Welle 474 verlagert werden.
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Die
Tulpe 470 ist mit einer inneren Ausnehmung 484 versehen,
die drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteilte Kammern 486 aufweist. Die Kammern 486 bilden
Paare von auf dem Umfang gegenüberliegenden
Bahnen 488, die durch eine Kammerhauptfläche 490 verbunden
sind, die sich von einem offenen Ende 494 der Tulpe 470 bis
zu einer Ringwand 496 erstreckt. Die Bahnen 488 nebeneinander angeordneter
Kammern 486 sind durch eine Tulpennebenfläche 492 verbunden.
Der Zapfenstern 476 umfasst einen ringförmigen Nabenabschnitt 500,
der mit einer Öffnung 502 zum
Einführen
der Welle 474 versehen ist, und drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteile Zapfenansätze 504.
Drei gleichmäßig auf dem
Umfang verteilte Zapfen 506 erstrecken sich von der Nabe 500.
In jeder Kammer 486 ist ein Zapfen 506 angeordnet.
Eine Rolleneinheit 510 ist in jede Kammer 486 mit
einem darin aufgenommenen Zapfen 506 angeordnet. Jede Rolleneinheit 510 umfasst Lagernadeln 516 und
eine Rolle 518. Jede Rolle 518 ist mit den Lagernadeln 516 auf
jedem Zapfen 506 durch einen Sicherungsring 520 axial
festgesetzt.
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Jeder
Zapfen 506 umfasst eine zylindrische Außenfläche 524 und ein Zapfenende 526.
Wenn der Zapfenstern 476 konzentrisch zu der Tulpe 470 angeordnet
wird, wird ein Spalt im Allgemeinen zwischen jedem Zapfenende 526 und
der Kammer hauptfläche 490 vorgesehen.
Der Spalt zwischen jedem Zapfenende 526 und der Kammerhauptfläche 490 ermöglicht,
dass die Welle 474 relativ zu der Tulpe 470 abgewinkelt
werden kann.
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Das
Gelenk 450 umfasst ferner eine Balganordnung 530.
Die Balganordnung 530 umfasst eine Balgbüchse 532 und
einen flexiblen Balg 534. Der flexible Balg 534 umfasst
einen äußeren Endwulst 540,
ein inneres Wellenende 542, einen flexiblen Abschnitt 544,
der sich zwischen diesen erstreckt, eine Balgaußenfläche 546 und eine Balginnenfläche 548. Die
Balgbüchse 532 umfasst
ein gekrimptes Ende 550, das über den Endwulst 540 zurückgefaltet
ist, ein Tulpenende 552, das mit der Tulpe 470 verbunden
ist, einen im Allgemeinen zylindrischen Büchsenkörper 554, der sich
zwischen diesen erstreckt, und eine Büchsenaußenfläche 556.
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Das
Gelenk 450 umfasst ferner einen Begrenzungsabschnitt 560.
Wie in 9 dargestellt ist, ist der Begrenzungsabschnitt 560 ein
Ring mit einer im Allgemeinen zylindrischen äußeren Begrenzungsfläche 568,
die an der Welle 474 befestigt ist. Der Begrenzungsabschnitt 560 erstreckt
sich von der Welle 474 zwischen dem Zapfenstern 476 und
der Wand 496, obwohl der Begrenzungsabschnitt 560 zwischen
dem Zapfenstern 476 und dem offenen Ende 494 angeordnet
werden kann. Wie dargestellt, ist die Achse A2-A2 der Tulpe 470 nicht
zu der Achse B2-B2 der Welle 474 ausgerichtet und die äußere Begrenzungsfläche 568 des
Begrenzungsabschnitts 560 steht mit der Tulpennebenfläche 492 in
Kontakt. Obwohl die äußere Begrenzungsfläche 568 des
Begrenzungsabschnitts 560 mit der Tulpennebenfläche 492 in
Kontakt ist, kann aber auch das Zapfenende 526 die Kammerhauptfläche 490 kontaktieren.
Die Abwinkelung der Welle 474 relativ zu der Tulpe 470 wird unterbrochen,
wenn die äußere Begrenzungsfläche 568 des
Begrenzungsbschnitts 560 mit der Tulpennebenfläche 492 in
Kontakt steht und wenn eventuell ein Zapfenende 526 mit
der Kammerhauptfläche 490 in
Kontakt steht.
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Daher
verhindert der Kontakt zwischen dem Begrenzungsabschnitt 560 und
der Tulpe 470, dass das gekrimpte Ende 550 der
Balgbüchse 532 mit
der Balgaußenfläche 546 des
Balgs 534 während
der Abwinkelung der Welle 474 relativ zu der Tulpe 470 in Kontakt
steht. Der fehlende Kontakt zwischen dem gekrimpten Ende 550 und
der Balgaußenfläche 546 verhindert
eine unerwünschte
Beschädigung
des Balgs 534.
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Wenn
die Gelenkwelle, beispielsweise die Gelenkwelle 40, mit
einem Gelenk 450 verbunden wird, wird die Handhabung der
Gelenkwelle, wenn sie nicht vollständig in dem Antriebsstrang 20 installiert
ist, zu keiner Beschädigung
des Balgs 534 durch die Balgbüchse 532 führen. Die äußere Begrenzungsfläche 568 kann,
obwohl sie im Allgemeinen zylindrisch dargestellt ist, gebogen oder
im Allgemeinen kreisringförmig
sein oder irgend eine andere geeignete Form aufweisen.
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10 zeigt
als eine Alternative des Begrenzungsabschnitts 560 einen
Begrenzungsabschnitt 600, der an dem Gelenk 450 angeodnet
ist, wobei der Zapfenstern 476 zur Vereinfachung entfernt
und die Welle 474 in der Tulpe 470 zentriert ist.
Der Begrenzungsabschnitt 600 umfasst drei im Allgemeinen gleichmäßig auf
dem Umfang beabstandete Nocken 610, die jeweils eine freie
Nockendurchmesserfläche 612 und
zwei ein Paar bildende gegenüberliegende Flächen 614 aufweisen.
Die Nocken 610 sind durch drei proximale Durchmesserflächen 616 getrennt. Wie
im Allgemeinen zentriert in dem Gelenk 450 dargestellt,
erstrecken sich die Nocken 610 von dem Begrenzungsabschnitt 600 zu
der Kammerhauptfläche 490 mit
einem Spalt C4 zwischen der Kammerhauptfläche 490 und der freien
Nockendurchmesserfläche 612.
Ferner ist ein Spalt C5, der im Allgemeinen radial zu der Achse
B2-B2 gemessen wird, zwischen der Tulpennebenfläche 492 und den proximalen
Durchmesserflächen 616 vorgesehen.
Die Kammerhauptfläche 490 wird
im Allgemeinen durch einen ersten Kammerdurchmesser DV und die Tulpennebenfläche 492 durch
einen zweiten Kammerdurchmesser dv (wie in 10 dargestellt)
definiert. Die freien Nockendurchmesserflächen 612 bilden ferner
einen äußeren Nockendurchmesser
DL und die proximalen Durchmesserflächen 616 definieren
einen proximalen Durchmesser DP. Wie dargestellt, ist der erste Kammerdurchmesser
DV größer als
der äußere Nockendurchmesser
DL, der größer als
der zweite Kammerdurchmesser dv ist, der größer als der proximale Durchmesser
DP ist.
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Im
Betrieb begrenzt der Begrenzungsabschnitt 600 die Abwinkelung
der Tulpe 470 relativ zu der Welle 474. Wenn die
Abwinkelung der Tulpe 470 relativ zu der Welle 474 die
Begrenzungsvorrichtung in Richtung D2 relativ wenigstens zu einem
Abschnitt der Tulpe 470 bewegt, tritt die Kammerhauptfläche 490 mit
der freien Nockendurchmesserfläche 612 in Kontakt,
wodurch eine weitere Abwinkelung verhindert wird. Wenn die Abwinkelung
der Tulpe 470 relativ zu der Welle 474 die Begrenzungsvorrichtung
in Richtung D1 bewegt, tritt die Tulpennebenfläche 492 mit den proximalen
Durchmesserflächen 616 in
Kontakt, wodurch eine weitere Abwinkelung verhindert wird. Wie bei
dem Beispiel von 7 verhindert bei der Abwinkelung
der Tulpe 270 relativ zu der Welle 274, dort wo
der Begrenzungsabschnitt 360 einen Kontakt zwischen der
Balgbüchse 332 und
dem Balg 334 verhindert, die Begrenzungsvorrichtung 600 eine Beschädigung des
Balgs 534, wenn sie in einem Gelenk 450 installiert
ist.
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Obwohl
die Begrenzungsvorrichtung 600 zwischen dem Zapfenstern 476 und
der Wand 496 (zwischen dem Zapfenstern 476 und
einer vorderen Gelenkwelle, beispielsweise der Gelenkwelle 52)
angeordnet dargestellt ist, kann die Begrenzungsvorrichtung 600 zwischen
dem Zapfenstern 476 und dem offenen Ende 494 (zwischen
dem Zapfenstern 476 und einer hinteren Gelenkwelle, beispielsweise der
hinteren Gelenkwelle 54) angeordnet sein.
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11 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines
Gelenks 50, als Gelenk 650. Das Gelenk 650 umfasst
eine Tulpe oder einen äußeren Gelenkabschnitt 670,
der mit einer vorderen Gelenkwelle, beispielsweise der vorderen
Gelenkwelle 52, verbunden ist, und einen inneren Gelenkabschnitt 672.
Der innere Gelenkabschnitt 672 umfasst eine Welle 674,
die mit einer hinteren Gelenkwelle, beispielsweise der hinteren
Gelenkwelle 54, verbunden ist. Der innere Gelenkabschnitt 672 umfasst
ferner eine Tripode oder einen Zapfenstern 676, der an
der Welle 674 verkeilt ist. Die Tulpe 670 wird
im Allgemeinen durch eine Achse A3-A3 und die Welle 674 durch
eine Achse B3-B3 definiert. Die Tulpe 670 kann relativ
zu der Welle 674 axial verlagert werden.
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Die
Tulpe 670 ist mit einer inneren Ausnehmung 684 versehen,
die drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteilte Kammern 686 aufweist. Die Kammern 686 bilden
Paare von auf dem Umfang gegenüberliegenden
Bahnen 688, die durch eine Kammerhauptfläche 690,
die sich von einem offenen Ende 694 der Tulpe 670 zu
einer Ring wand 696 erstreckt, verbunden sind. Die Bahnen 688 nebeneinander
angeordneter Kammern 686 sind durch eine Tulpennebenfläche 692 verbunden.
Der Zapfenstern 676 umfasst einen ringförmigen Nabenabschnitt 700,
der mit einer Öffnung 702 zum
Einführen
der Welle 674 versehen ist, und drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteilte Zapfenansätze 704.
Drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteilte Zapfen 706 erstrecken sich von der Nabe 700.
Jeder Zapfen 706 ist in einer Kammer 686 angeordnet.
Eine Rolleneinheit 710 mit einem darin angeordneten Zapfen 706 ist
in jeder Kammer 686 eingesetzt. Jede Rolleneinheit 710 umfasst
Lagernadeln 716 und eine Rolle 718. Jede Rolle 718 mit
Lagernadeln 716 wird auf dem Zapfen 706 durch
einen Sicherungsring 720 axial festgesetzt.
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Jeder
Zapfen 706 umfasst ein Zapfenende 726. Wenn der
Zapfenstern 676 zu der Tulpe 670 konzentrisch
angeordnet ist, ist im Allgemeinen ein Spalt zwischen jedem Zapfenende 726 und
der Kammerhauptfläche 690 vorgesehen.
Der Spalt zwischen jedem Zapfenende 726 und der Kammerhauptfläche 690 ermöglicht,
dass die Welle 674 relativ zu der Tulpe 670 abgewinkelt
werden kann.
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Das
Gelenk 650 umfasst ferner eine Balganordung 730.
Die Balganordnung 730 umfasst eine Balgbüchse 732 und
einen flexiblen Balg 734. Der flexible Balg 734 umfasst
einen äußeren Endwulst 740,
ein inneres Wellenende 742, einen flexiblen Abschnitt 744,
der sich zwischen diesen erstreckt, eine Balgaußenfläche 746 und eine Balginnenfläche 748. Die
Balgbüchse 732 umfasst
ein gekrimptes Ende 750, das über den Endwulst 740 zurückgefaltet
ist, ein Tulpenende 752, das mit der Tulpe 670 verbunden
ist, einen im Allgemeinen zylindrischen Büchsenkörper 754, der sich
zwischen diesen erstreckt, und eine Büchsenaußenfläche 756.
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Ferner
umfasst das Gelenk 650 ein Paar von Begrenzungsabschnitten 760, 762.
Bei der dargestellten Ausführungsform
sind die Begrenzungsabschnitte 760, 762 Ringe
mit jeweils im Allgemeinen zylindrischen äußeren Begrenzungsflächen 770, 768,
die an der Welle 670 befestigt sind. Bei der dargestellten
Ausführungsform
ist die Achse A3-A3 der Tulpe 670 nicht mit der Achse B3-B3
der Welle 674 ausgerichtet und die äußere Begrenzungsfläche 770 des
Begrenzungsabschnitts 760 steht mit der Tulpennebenfläche 692 in
Kontakt.
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Da
die Welle 674 nicht relativ zu der Tulpe 670 axial
gedreht wird, dreht die Begrenzungsfläche 770 des Begrenzungsabschnitts 760 zu
der Tulpennebenfläche 692.
Wenn die äußere Begrenzungsfläche 768 des
Begrenzungsabschnitts 762 oder die äußere Begrenzungsfläche 770 des
Begrenzungsabschnitts 760 die Tulpennebenfläche 692 kontaktiert, kann
ferner das Zapfenende 726 mit der Kammerhauptfläche 690 in
Kontakt treten. Die Abwinkelung zwischen der Welle 674 und
der Tulpe 670 wird unterbrochen, wenn die äußere Begrenzungsfläche 768, 770 des
Begrenzungsabschnitts 762, 760 mit der Tulpennebenfläche 692 oder
wenn ein Zapfenende 726 mit der Kammerhauptfläche 690 in
Kontakt steht.
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Daher
begrenzt der Kontakt zwischen einem der Begrenzungsabschnitte 760, 762 und
der Tulpe 670 die Abwinkelung der Welle 674 relativ
zu der Tulpe 670 und verhindert, dass das gekrimpte Ende 750 der
Balgbüchse 732 mit
der Balgaußenfläche 746 des
Balgs 734 während
der Abwinkelung der Tulpe 670 relativ zu der Welle 674 in
Kontakt tritt. Dieser fehlende Kontakt zwischen dem gekrimpten Ende 750 und
der Balgaußenfläche 746 verhindert
eine unerwünschte
Beschädigung
des Balgs 734.
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Wenn
eine Gelenkwelle, beispielsweise die Gelenkwelle 40, mit
einem Gelenk 650 verbunden ist, führt die Handhabung der Gelenkwelle,
wenn sie nicht vollständig
in dem Antriebsstrang 20 installiert ist, zu keiner Beschädigung des
Balgs 734 durch die Balgbüchse 732. Ferner können, obwohl
die Begrenzungsabschnitte 760, 762 im Allgemeinen
zylindrisch dargestellt sind, diese gebogen, im Allgemeinen kreisringförmig sein
oder irgend eine andere geeignete Form aufweisen.
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Die 12–14 zeigen
eine weitere Ausführungsform
eines Gelenks 50, als Gelenk 850. Das Gelenk 850 umfasst
eine Tulpe oder einen äußeren Gelenkabschnitt 870,
der mit einer vorderen Gelenkwelle, beispielsweise der vorderen
Gelenkwelle 52, verbunden ist, und einen inneren Gelenkabschnitt 872.
Der innere Gelenkabschnitt 872 umfasst eine Welle 874,
die mit einer hinteren Gelenkwelle, beispielsweise der hinteren
Gelenkwelle 54, verbunden ist. Der innere Gelenkabschnit 872 umfasst
ferner eine Tripode oder einen Zapfenstern 876, die/der
mit der Welle 874 verkeilt ist. Die Tulpe 870 ist
im Allgemeinen durch eine Achse A4-A4 und die Welle 874 durch
eine Achse B4-B4 definiert. Die Tulpe 870 kann relativ
zu der Welle 874 wäh rend
des Betriebs des Antriebsstrangs 20 und zu anderen Zeiten,
einschließlich
des Transports und der Montage einer Gelenkwelle, beispielsweise
der Gelenkwelle 40, axial verlagert werden.
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Die
Tulpe 870 ist mit einer inneren Ausnehmung 884 versehen,
die drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteilte Kammern 886 aufweist. Die Kammern 886 bilden
Paare von auf dem Umfang gegenüberliegenden
Bahnen 888, die durch eine erste Innenfläche oder
Kammerhauptfläche 890 verbunden sind,
die sich von einem offenen Ende 894 der Tulpe 870 zu
einer Ringwand 896 erstreckt. Die Bahnen 888 nebeneinander
angeordneter Kammern 886 sind durch eine zweite Innenfläche oder
eine Tulpennebenfläche 892 verbunden.
Der Zapfenstern 876 umfasst einen ringförmigen Nabenabschnitt 900,
der mit einer Öffnung 902 zum
Einführen
der Welle 874 versehen ist, und drei gleichmäßig auf
dem Umfang verteilte Zapfenansätze 904.
Wie dargestellt, ist der Zapfenstern 876 mit der Welle 874 zur
Drehung mit dieser verkeilt. Drei gleichmäßig auf dem Umfang verteilte
Zapfen 906, die die Achsen T1, T2 und T3 (siehe 14)
und eine Zapfenkrone 908 an einem freien Ende aufweisen,
erstrecken sich von der Nabe 900 an jedem Zapfenansatz 904.
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In
jeder Kammer 886 ist ein Zapfen 906 angeordnet.
Eine Rolleneinheit 910 mit einem Zapfen 906 darin
ist in jede Kammer 886 eingesetzt. Jede Rolleneinheit 910 umfasst
Lagernadeln 916 und eine Rolle 918. Jede Rolle 918 mit
Lagernadeln 916 ist auf einem der Zapfen 906 durch
einen Sicherungsring 920 axial festgesetzt. Die Rolleneinheiten 910 können axial
entlang der Achsen T1, T2, T3 zwischen einem Kontakt mit den Zapfenansätzen 904 und
den Sicherungsringen 920 schwimmen. Wie dargestellt, kontaktieren
die Rollen 918 die Bahnen 888 an gewölbten Flächen.
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Jeder
Zapfen 906 umfasst eine im Allgemeinen zylindrische Außenfläche 924 und
ein Zapfenende 926. Das heißt, jeder Zapfen 906 wird
durch eine im Allgemeinen zylindrische Fläche, die sich zwischen einem
Zapfenansatz 904 und einer Zapfenkrone 908 erstreckt,
dort wo die Zapfenkrone 908 das Zapfenende 926 umfasst,
definiert. Wenn der Zapfenstern 876 konzentrisch zu der
Tulpe 870 angeordnet ist, ist im Allgemeinen ein Spalt
C8 zwischen jedem Zapfenende 926 und der Kammerhauptfläche 890 vorgesehen.
Der Spalt C8 zwischen jedem Zapfenende 926 und der Kammerhauptfläche 890 ermöglicht,
dass die Welle 874 relativ zu der Tulpe 870 abgewinkelt
werden kann.
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Wie
in 14 dargestellt, kann das Gelenk 850 um
die Achsen A4-A4 und B4-B4 in drei gleichmäßige Abschnitte geteilt werden.
Wenn das Gelenk 850 mit der Tulpe 870 antriebsmäßig verbunden
und die Welle 874 im Allgemeinen axial ausgerichtet ist, drängen die
Drehkräfte
innerhalb des Gelenks 850 die Achsen A4-A4 und B4-B4 sich
koaxial auszurichten und die Zapfen schwimmen innerhalb der Rolleneinheiten 910,
um einen im Allgemeinen gleichmäßigen Spalt
C8 zwischen jeder Zapfenkrone 908 und der Kammerhauptfläche 890 vorzusehen.
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Im
Allgemeinen wird die Kammerhauptfläche 890 durch einen
ersten Kammerdurchmesser DV und die Tulpennebenfläche 892 durch
einen zweiten Kammerdurchmesser dv (wie in 14 dargestellt) gebildet.
Die Nabe 900 bildet einen äußeren Nabendurchmesser DH.
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Ein
Zapfenradius DS wird zwischen der Achse B4-B4 und dem Zapfenende 926 gemessen.
Das heißt,
der äußerste Abschnitt
des Zapfens 906, der sich von dem Drehpunkt entlang der
Achse B4-B4 erstreckt, ist ein Abstand DS zu der Achse B4-B4. Dementsprechend
ist, wenn die Zapfenhöhe
DS für ein
Gelenk, beispielsweise das Gelenk 850, erhöht wird,
die maximale Winkelbewegung (gemessen zwischen der Achse A4-A4 und
der Achse B4-B4 von 13) verringert. Beispielsweise
würden
ein Zapfenradius DS von 31,011 Millimeter (mm) und ein erster Kammerdurchmesser
DV von 62,60 mm zu einer Winkelbewegung von ungefähr 22 Grad
führen.
Bei diesem Beispiel kann das Gelenk nicht über einen relativen Winkel
zwischen der Achse A4-A4 und der Achse B4-B4 von etwa 22 Grad hinaus
abgewinkelt werden. Ferner würde
der Betrieb dieses Gelenks innerhalb eines Antriebsstrangs, beispielsweise
des Antriebsstrangs 20, keine Abwinkelung über 22 Grad hinaus
erfordern. Bei diesem Beispiel würde
das Verhältnis
des Kammerdurchmessers DV zu Zapfenradius DS etwa 2,02 betragen.
Die vorliegende Erfindung definert ein Verhältnis des Kammerdurchmessers
DV zu dem Zapfenradius DS von ungefähr 1,95 bis ungefähr 2,05
als erwünscht,
wobei ein Verhältnis
des Kammerdurchmessers DV zu dem Zapfenradius DS von ungefähr 1,98
bis ungefähr
2,02 vorteilhafter ist.
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Das
Gelenk 850 umfasst eine Balganordnung 930. Die
Balganordnung 930 umfasst eine Balgbüchse 932 und einen
flexiblen Balg 934. Der flexible Balg 934 umfasst
einen äußeren Endwulst 940,
ein inneres Wellenende 942, einen flexiblen Abschnitt 944,
der sich zwischen diesen erstreckt, eine Balgaußenfläche 946 und eine Balginnenfläche 948. Die
Balgbüchse 932 umfasst
ein gekrimptes Ende 950, das über den Endwulst 940 zurückgefaltet
ist, ein Tulpenende 952, das mit der Tulpe 870 verbunden
ist, einen im Allgemeinen zylindrischen Büchsenkörper 954, der sich
zwischen diesen erstreckt, eine Büchsenaußenfläche 956 und eine Büchseninnenfläche 958.
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Die 12–14 zeigen,
dass das Gelenk 850 ferner einen Begrenzungsabschnitt 960 umfassen
kann. Bei der dargestellten Ausführungsform umfasst
der Begrenzungsabschnitt 960 drei äußerere Begrenzungsflächen 968,
die durch die Zapfenkronen 908 und die Zapfenenden 926 gebildet
werden. Die äußere Begrenzungsfläche 968,
obwohl sie im Allgemeinen zylindrisch dargestellt ist, kann gewölbt oder
im Allgemeinen kreisringförmig
sein oder irgend eine andere geeignete Form aufweisen. Die 12 und 14 zeigen
das Gelenk 850 in einer erster Ausbildungsform, bei der
die Achse A4-A4 der vorderen Tulpe 870 im Allgemeinen mit
der Achse B4-B4 der Welle 874 ausgerichtet ist.
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13 zeigt
das Gelenk 850 in einer Grenzstellung. Bei der Grenzstellung
ist die Achse A4-A4 der vorderen Tulpe 870 nicht mit der
Achse B4-B4 der Welle 874 ausgerichtet und eine Zapfenkrone 908 des
Begrenzungsabschnitts 960 steht mit der Kammerhauptfläche 890 in
Kontakt. Eine Abwinkelung zwischen der Welle 874 und der
Tulpe 870 wird unterbrochen, wenn die äußere Begrenzungsfläche 968 der
Zapfenkrone 908 des Begrenzungsabschnitts 960 mit
der Kammerhauptfläche 890 in
Kontakt steht.
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Der
Kontakt zwischen dem Begrenzungsabschnitt 960 und der Tulpe 870 verhindert
daher, dass die Büchsenaußenfläche 956 des
gekrimpten Endes 950 der Balgbüchse 932 die Balgaußenfläche 946 des
Balgs 934 während
der Abwinkelung der Tulpe 870 relativ zu der Welle 874 kontaktiert.
Dieser fehlende Kontakt zwischen dem gekrimpten Ende 950 und
der Balgaußenfläche 946 verhindert
eine unerwünschte
Beschädigung
des Balgs 934.
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Bei
der in 13 dargestellten Grenzstellung
steht die Nabe 900 nicht mit der Tulpennebenfläche 892 in
Kontakt, obwohl die Nabe die Tulpennebenfläche bei anderen Ausführungsformen
kontaktieren kann. Wie in der Grenzstellung von 13 dargestellt
und unter Bezugnahme auf 14, dreht, wenn
die Welle 874 in Richtung D13 relativ zu der Tulpe 870 gedreht
wird, der Zapfenstern 876 die Rollen 918, und
die Rollen 918, die auf den Zapfen 906 angeordnet
sind, die die Achsen T2 und T3 bilden, begrenzen die Radialbewegung
des Zapfensterns 876, während
der Begrenzungsabschnitt 960 die Rolle 918 kontaktiert,
die auf dem Zapfen 906 angeordnet ist, der die Achse T1
bildet, und die Rollen 918, die auf den Zapfen 906 angeordnet
sind, die die Achsen T2 und T3 definieren, kontaktieren ihre jeweiligen Zapfenansätze 904,
und die Rollen 918, die auf dem Zapfen 906 angeordnet
sind, die die Achsen T2 und T3 bilden, werden in der Bewegung entlang
der Achsen T2 und T3 aufgrund der Wechselwirkung zwischen den gewölbten Flächen der
Rollen 918 und den Bahnen 888 begrenzt.
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Wenn
eine Gelenkwelle, beispielsweise die Gelenkwelle 40, an
einem Gelenk 850 montiert wird, resultiert eine Handhabung
der Gelenkwelle, wenn sie nicht vollständig in dem Antriebsstrang 20 installiert
ist, nicht in einer Beschädigung
des Balgs 934 durch die Balgbüchse 932.
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Während in 6 dargestellt
ist, dass die Welle 74 relativ zu der Tulpe 70 abgewinkelt
werden kann, bis die Büchsenaußenfläche 156 des
gekrimpten Endes 150 der Balgbüchse 132 die Balgaußenfläche 146 des
Balgs 134 kontaktiert, ist ein Kontakt oder Beschädigung eines
Balgs nicht gegeben, wenn Begrenzungsabschnitte, beispielsweise
die Begrenzungsabschnitte 360, 560, 760, 762 und/oder 960 verwendet
werden, um die Abwinkelung der Gelenke zu begrenzen. Das heißt, die
begrenzte Abwinkelung der Gelenke muss nicht auf die hier vorliegenden
beispielhaften Anwendungen gerichtet sein.
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Die
Abschnitte 360, 560, 760, 960 erlauben einen
erwünschten
Abwinkelungsbetrag des Gelenks, wenn es installiert ist, während unerwünschte Abwinkelungswinkel,
die zu Beschädigungen
des Balgs führen,
verhindert werden. Bei den dargestellten Ausführungsformen sind die Begrenzungsabschnitte 360, 560, 760, 762 aus
einer Me talllegierung hergestellt, jedoch andere Werkstoffe, beispielsweise Hartpolyethylen
(HDPE), können
verwendet werden. Während
die Begrenzungsabschnitte 360, 560, 760, 762,
als an einer Welle befestigt hier dargestellt und beschrieben sind,
können
die Begrenzungsvorrichtungen relativ zu der Welle axial drehen,
sich axial relativ zu der Welle bewegen oder sich in anderer Weise
relativ zu der Welle bewegen. Ferner können die äußeren Flächen der Rollen 118, 318, 518, 718, 918, obwohl
sie in verschiedenen Formen, beispielsweise zylindrisch, gewölbt und
sphärisch
dargestellt sind, irgend eine geeignete Form aufweisen und können die Radialbewegung
der Zapfensterne 76, 276, 476, 676, 876,
wie hier beschrieben, begrenzen, um mit den hier beschriebenen Begrenzungsvorrichtungen zusammenzuwirken.
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Wie
hier verwendet, beinhaltet die Abwinkelung eines Gelenks eine nicht
axiale Drehung eines Abschnitts des Gelenks relativ zu einem weiteren
Abschnitt des Gelenks. Im Allgemeinen beinhaltet dies eine nicht
axiale Drehung, wie beispielsweise im Vergleich der 12 bis 13 sichtbar
ist.
-
Die
vorangehende Beschreibung wurde nur zur Darstellung und Beschreibung
beispielhafter Ausführungsformen
der Verfahren und Systeme der vorliegenden Erfindung gemacht. Sie
beabsichtigt nicht, vollständig
zu sein oder die Erfindung auf irgend eine beschriebene spezifische
Form zu begrenzen. Es ist für
den Fachmann verständlich,
dass verschiedene Abänderungen
gemacht oder Äquivalente
für Elemente
ausgetauscht werden können, ohne
vom dem Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Ferner können viele
Verbesserungen gemacht werden, um eine bestimmte Situation oder
einen Werkstoff an die Lehre der Erfindung anzupassen, ohne von
dem wesentlichen Umfang abzuweisen. Es ist daher beabsichtigt, dass
die Erfindung nicht auf die spezifische Ausführungsform, die als beste Form
zur Ausführung
dieser Erfindung offenbart ist, begrenzt ist, sondern, dass die
Erfindung alle in den Schutzumfang der Ansprüche fallenden Ausführungsformen
umfasst. Die Erfindung kann anders als spezifisch erklärt und dargestellt,
ausgeführt
werden, ohne von dem Erfindungsgedanken oder Schutzumfang abzuweichen.
Der Schutzumfang der Erfindung ist nur durch die folgenden Ansprüche eingegrenzt.
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Zusammenfassung:
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Eine
Gelenkvorrichtung umfasst einen äußeren Gelenkabschnitt,
der ein offenes Ende aufweist, eine äußere Gelenkachse und eine Außengelenkinnenfläche, die
wenigstens teilweise eine inneren Kammer bildet. Die Gelenkvorrichtung
umfasst ferner einen inneren Gelenkabschnitt, der einen Zapfenstern
umfasst, der zwischen dem äußeren Gelenkabschnitt
und einer Welle angeordnet ist, die sich durch das offene Ende erstreckt.
Der Zapfenstern umfasst einen Zapfen. Der Zapfen ist wenigstens
teilweise in der Kammer angeordnet. Die Welle bildet eine Wellenachse.
Der innere Gelenkabschnitt umfasst eine Abwinkelungsbegrenzungsvorrichtung,
die wahlweise die Abwinkelung der Welle relativ zu dem äußeren Gelenkabschnitt
begrenzt, um einen Kontakt der Welle mit dem äußeren Gelenkabschnitt zu verhindern.