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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Erfindung betrifft Gleichlaufgelenke, die in Fahrzeugsystemen verwendet werden können.
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ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
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Fahrzeugantriebsstränge beinhalten verschiedene drehende Zwischenkomponenten, die Komponenten zur Energieerzeugung (z. B. Verbrennungsmotoren) mit Antriebsrädern verbinden. Drehende Komponenten des Antriebsstrangs können miteinander mittels Gleichlaufgelenken verbunden sein, wenn die drehenden Komponenten konfiguriert sind, sich um verschiedene Achsen zu drehen.
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KURZDARSTELLUNG
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Ein Gleichlaufgelenk beinhaltet einen äußeren Laufring, einen inneren Laufring, eine Kappe und eine Dichtung. Der äußere Laufring definiert einen Hohlraum, eine Öffnung im Hohlraum und eine Durchbohrung, die konfiguriert ist, um ein Befestigungselement aufzunehmen. Der innere Laufring ist innerhalb des Hohlraums angeordnet und drehbar mit dem äußeren Laufring mittels einer Vielzahl von Kugellagern verbunden. Die Endkappe ist an dem äußeren Laufring befestigt und bedeckt die Öffnung. Die Dichtung ist zwischen dem äußeren Laufring und der Endkappe angeordnet. Die Dichtung definiert einen Kanal, der in Fluidverbindung mit dem Hohlraum und der Durchbohrung steht. Der Kanal ist konfiguriert, um Luft zwischen dem Hohlraum und der Durchbohrung zu entlüften.
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Ein Fahrzeugantriebsstrang beinhaltet ein Gleichlaufgelenk, das einen inneren Laufring, einen äußeren Laufring und eine Kappe aufweist. Der äußere Laufring definiert einen Hohlraum und Befestigungslöcher. Der innere Laufring ist innerhalb des Hohlraums angeordnet. Die erste und zweite Welle sind fest an den inneren bzw. äußeren Laufring gekoppelt. Die Kappe ist an dem äußeren Laufring befestigt und bedeckt den Hohlraum. Die Dichtung ist zwischen dem äußeren Laufring und der Kappe angeordnet, wobei die Dichtung einen Entlüftungskanal zwischen dem Hohlraum und einem der Befestigungslöcher definiert.
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Eine Dichtung beinhaltet einen Körper, der einen Außenumfang und einen Innenumfang beinhaltet, der eine Mittelöffnung definiert. Die Dichtung beinhaltet auch eine Vielzahl von Vorsprüngen, die sich nach außen erstrecken und entlang des Außenumfangs enden. Mindestens einer der Vorsprünge definiert einen Kanal, der eine Wicklungskonfiguration aufweist, die sich vom Innenumfang zum Außenumfang erstreckt.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist ein schematisches Diagramm, das für ein beispielhaftes Fahrzeug und einen beispielhaften Fahrzeugantrieb repräsentativ ist;
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2 ist eine teilweise explodierte isometrische Ansicht eines beispielhaften Gleichlaufgelenks, das mit einem drehenden Eingang und einem drehenden Ausgang verbunden ist;
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3 ist eine Querschnittsansicht entlang der Linie 3-3 in 2; und
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4 ist eine Vorderansicht des Gleichlaufgelenks mit entfernter Endkappe.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden hier beschrieben. Es versteht sich jedoch, dass die offenbarten Ausführungsformen lediglich Beispiele darstellen und andere Ausführungsformen verschiedene und alternative Formen annehmen können. Die Figuren sind nicht unbedingt maßstabsgetreu; einige Merkmale können vergrößert oder verkleinert dargestellt sein, um Details bestimmter Komponenten zu zeigen. Dementsprechend sind hierin offenbarte spezifische strukturelle und funktionelle Details nicht als einschränkend auszulegen, sondern lediglich als repräsentative Basis, um einen Fachmann die unterschiedlichen Verwendungen der Ausführungsformen zu lehren. Ein Durchschnittsfachmann wird verstehen, dass verschiedene Merkmale, wie diese unter Bezugnahme auf beliebige der Figuren veranschaulicht und beschreiben sind, mit Merkmalen kombiniert werden können, die in einer oder mehreren anderen Figuren veranschaulicht sind, um Ausführungsformen zu erzeugen, die nicht ausdrücklich veranschaulicht oder beschrieben sind. Die Kombinationen aus veranschaulichten Merkmalen stellen repräsentative Ausführungsformen für typische Anwendungen bereit. Verschiedene Kombinationen und Modifikationen der Merkmale, die mit den Lehren dieser Offenbarung übereinstimmen, könnten jedoch für bestimmte Anwendungen oder Umsetzungen wünschenswert sein.
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Unter Bezugnahme auf 1 ist eine schematische Darstellung, die für ein Fahrzeug 10 und einen Fahrzeugantrieb 12 repräsentativ ist, veranschaulicht. Der Antrieb 12 schließt Komponenten zur Energieerzeugung (d. h. Motoren oder Elektromotoren) und den Antriebsstrang ein. Beim Antriebsstrang handelt es sich um die Gruppe von Komponenten, welche Kraft an die Antriebsräder übertragen, mit Ausnahme der Komponenten zur Energieerzeugung. Im Gegensatz dazu wird der Antrieb 12 so angesehen, dass er sowohl die Komponenten zur Energieerzeugung als auch den Antriebsstrang einschließt. Der Antriebsstrang 12 kann einen Motor 14 und ein Getriebe 16 beinhalten. Der Antriebsstrang 12 kann andere Komponenten zur Energieerzeugung (z. B. Elektromotoren oder Brennstoffzellen) zusätzlich zum Motor 14 oder anstatt des Motors 14 verwenden. Das Getriebe 16 kann so konfiguriert sein, dass es mehrere Gangübersetzungen zwischen einem Eingang und einem Ausgang des Getriebes 16 bereitstellt. Der Motor 14 ist mit dem Eingang des Getriebes 16 verbunden, während die Antriebsstrangkomponenten, die konfiguriert sind, um Kraft auf die hinteren Räder 18 zu übertragen, mit einem Ausgang des Getriebes 16 verbunden sind. Konkret kann der Motor 14 mit einer Eingangswelle des Getriebes durch einen Drehmomentwandler oder eine Anfahrkupplung verbunden sein, während eine Ausgangswelle des Getriebes 16 mit einer hinteren Antriebswelle 22 verbunden sein kann. Die hintere Antriebswelle 22 kann dann mit einer hinteren Antriebseinheit (RDU) 24 verbunden sein. Die RDU 24 kann dann mit den hinteren Rädern 18 durch hintere Halbwellen 26 verbunden sein. Die RDU 24 kann ein Differential und/oder eine weitere Kupplung beinhalten, um die Kraftabgabe an die hinteren Räder 18 zu steuern.
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Der Antriebsstrang 12 kann ebenfalls eine Kraftübertragungseinheit (PTU) 28 beinhalten, die auch Kraftabnahmeeinheit oder Verteilergetriebe genannt werden kann, die zwischen dem Getriebe 16 und dem hinteren Antriebsstrang 22 angeordnet ist. Die PTU 28 kann eine Kupplung beinhalten, die eine vordere Antriebswelle 30 selektiv an einen Ausgang des Getriebes 16 koppelt. Die vordere Antriebswelle 30 kann dann mit einer vorderen Antriebseinheit (FDU) 32 verbunden sein. Die FDU 32 kann mit den vorderen Rädern 34 durch vordere Halbwellen 36 verbunden sein. Die FDU 32 kann ein Differential und/oder eine weitere Kupplung beinhalten, um die Kraftabgabe an die vorderen Räder 34 zu steuern.
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Die verschiedenen Komponenten des Antriebs 12, einschließlich der Ausgangswelle des Getriebes 16, der hinteren Antriebswelle 22, der RDU 24, der Halbwellen 26, der hinteren Räder 18, der PTU 28, der vorderen Antriebswelle 30, der vorderen Halbwellen 36 und der vorderen Räder 34, können miteinander, wie vorstehend beschrieben, über Gleichlaufgelenke 38 verbunden sein. Gleichlaufgelenke verbinden zwei drehende Teile und ermöglichen den beiden drehenden Teilen, um verschiedene Achsen zu drehen.
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Obwohl 1 ein Fahrzeug mit Hinterradantrieb abbildet, das in der Lage ist, in einem Vierradantriebs- oder einem Allradantriebs(AWD)-Modus mittels der PTU 28 betrieben zu werden, soll die Offenbarung nicht als auf Fahrzeuge mit Hinterradantrieb begrenzt ausgelegt werden. Das Fahrzeug kann zum Beispiel ein Fahrzeug mit Vorderradantrieb sein, das eine Kraftquelle (z. B. Motor oder Elektromotor) beinhaltet, die mit einem Achsgetriebe verbunden ist, das wiederum mit den Vorderrädern verbunden ist. Das Achsgetriebe kann ein Differential beinhalten, das mit den Vorderrädern durch Halbwellen verbunden ist. Gleichlaufgelenke können zwischen allen ineinandergreifenden Teilen (z. B. zwischen den Halbwellen und den Rädern oder zwischen den Halbwellen und dem Achsgetriebe) angeordnet sein. Eine PTU kann ebenfalls mit dem Achsgetriebe verbunden sein. Die PTU kann mit einer RDU auf dieselbe Art wie vorstehend beschrieben relativ zum Fahrzeug mit Hinterradantrieb, das in 1 abgebildet ist, verbunden sein. Wenn die PTU in Eingriff gebracht wurde, kann sie konfiguriert sein, um Kraft von der Achse auf die RDU zu übertragen.
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Die PTUs und RDUs können in allen Ausführungsformen auf dieselbe Art wie ein Differential funktionieren, um einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Rädern auf einer einzelnen Achse zu ermöglichen. Kupplungen innerhalb der PTUs und der RDUs können gesteuert werden, um den Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Rädern auf einer einzelnen Achse derart zu begrenzen, dass die PTUs und RDUs als Sperrdifferentiale betrieben werden. Die PTUs und die RDUs können gemeinsam gesteuert werden und ermöglichen einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Rädern, die sich auf unterschiedlichen Achsen des Fahrzeugs befinden. Das Steuern der PTUs und RDUs, um einen Geschwindigkeitsunterschied zwischen den Rädern zu ermöglichen, die sich auf verschiedenen Achsen des Fahrzeugs befinden, kann als ein AWD-Modus bezeichnet sein.
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Es ist davon auszugehen, dass die hierin beschriebene Fahrzeugkonfiguration lediglich beispielhaften Charakters ist und nicht einschränkend sein soll. Andere nicht hybride, elektrische oder hybride Fahrzeugkonfigurationen sollten als hierin offenbart ausgelegt werden. Andere Fahrzeugkonfigurationen können unter anderem Folgendes einschließen: Mikrohybridfahrzeuge, Reihenhybridfahrzeuge, Parallelhybridfahrzeuge, Reihen-Parallel-Hybridfahrzeuge, Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEV), Brennstoffzellen-Hybridfahrzeuge, batteriebetriebene Elektrofahrzeuge (BEV) oder eine beliebige andere einem Durchschnittsfachmann bekannte Fahrzeugkonfiguration.
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Unter Bezugnahme auf die 2–4 ist ein beispielhaftes Gleichlaufgelenk 40 gezeigt, dass durch einen drehenden Eingang 42 und einen drehenden Ausgang 44 verbunden ist. Das Gleichlaufgelenk 40 kann eines der in 1 abgebildeten oder vorstehend beschriebenen Gleichlaufgelenke 38 sein. Der drehende Eingang 42 und der drehende Ausgang 44 können alle der in 1 abgebildeten oder vorstehend beschriebenen Komponenten sein, die miteinander mittels eines Gleichlaufgelenks verbunden sind. Der drehende Eingang 42 und der drehende Ausgang 44 können jede Art von Komponente sein, die in der Lage ist, Drehkraft oder Drehmoment, wie unter anderem Wellen, Walzen, Schalen oder Flansche etc., zu übertragen.
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Das Gleichlaufgelenk 40 umfasst einen äußeren Laufring 46 und einen inneren Laufring 48. Der äußere Laufring 42 definiert einen Hohlraum 50. Der innere Laufring 48 ist innerhalb des Hohlraums 50 angeordnet. Der innere Laufring 48 ist drehbar mit dem äußeren Laufring mittels einer Vielzahl von Kugellagern 52 verbunden. Die Kugellager 52 können innerhalb eines Lagerkä54 angeordnet sein, der sich zwischen dem äußeren Laufring 46 und dem inneren Laufring 48 befindet. Der äußere Laufring 46 kann auch eine Öffnung 56 zum Hohlraum 50 definieren. Eine Endkappe 58 kann am äußeren Laufring 46 befestigt sein. Die Endkappe 58 kann die Öffnung 56 bedecken, wenn sie am äußeren Laufring 46 befestigt ist. Der innere Laufring 48 kann eine verzahnte Öffnung definieren, die einen verzahnten Wellenabschnitt des drehenden Eingangs 42 aufnimmt. Der äußere Laufring 46 kann auch eine Vielzahl von Durchbohrungen (oder Befestigungslöchern) 60 definieren. Die Endkappe 58 kann auch eine zweite Vielzahl von Durchbohrungen (oder Befestigungslöchern) 62 definieren, die zum Ausrichten mit der Vielzahl von Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 konfiguriert sind. Der drehende Ausgang 44 kann eine zweite Vielzahl von Gewindebohrungen 64 definieren, die zum Ausrichten mit der Vielzahl von Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 konfiguriert sind. Eine Vielzahl von Befestigungselementen 66 kann konfiguriert sein, die Vielzahl von Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46, die zweite Vielzahl von Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 und in die Gewindebohrungen 64 im drehenden Ausgang 44 zu durchqueren, um die Endkappe 58 und den drehenden Ausgang 44 am äußeren Laufring 46 zu befestigen. Eine Dichtung 68 kann zwischen dem äußeren Laufring 46 und der Endkappe 58 angeordnet sein, wenn der äußere Laufring 46, die Endkappe 58 und der drehende Ausgang 44 aneinander befestigt sind.
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Die Dichtung 68 kann mindestens einen Kanal 70 definieren, der in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 50 und mindestens einer der Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 steht. Der mindestens eine Kanal 70 kann auch in Fluidverbindung mit der mindestens einen Durchbohrung 62 in der Endkappe 58 stehen. Fluidverbindung kann sich auf die Fähigkeit einer Flüssigkeit (d. h. eine Flüssigkeit oder ein Gas) beziehen, durch einen offenen Raum, wie den Kanal 70 in der Dichtung 68, zu strömen. Konkret kann der mindestens eine Kanal 70 konfiguriert sein, Luft zwischen dem Hohlraum 50 und mindestens einer der Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 zu entlüften und/oder Luft zwischen dem Hohlraum 50 und mindestens einer der Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 zu entlüften. In der abgebildeten Ausführungsform definiert die Dichtung 68 eine Vielzahl von Kanälen 70, der äußere Laufring 46 definiert die Vielzahl von Durchbohrungen 60 und die Endkappe 58 definiert auch eine Vielzahl von Durchbohrungen 62. In der abgebildeten Ausführungsform steht jeder der Vielzahl von Kanälen 70 in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 50 und einer der Vielzahl von Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 und/oder einer der Vielzahl von Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58. Die Offenbarung soll nicht als auf eine Dichtung 68 begrenzt ausgelegt werden, die eine Anzahl von Kanälen 70 beinhaltet, die in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 50 und einer Durchbohrung 60 im äußeren Laufring 40 und/oder einer Durchbohrung 62 in der Endkappe 58 stehen, sondern sollte als eine Dichtung einschließend ausgelegt werden, die einen oder mehrere Kanäle aufweist, die in Fluidverbindung mit dem Hohlraum stehen, der durch einen äußeren Laufring eines Gleichlaufgelenks und/oder eine Durchbohrung in einer Endkappe des Gleichlaufgelenks definiert ist.
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Der Körper der Dichtung 68 kann einen Außenumfang (oder eine Außenfläche oder eine äußere Fläche) 72 und einen Innenumfang (oder eine Innenfläche oder eine innere Fläche) 74 beinhalten. Der Innenumfang 74 kann eine Mittelöffnung 76 der Dichtung 68 definieren. Die Dichtung 68 kann eine Gestalt aufweisen, die jede der Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 derart umschlingt, dass die Dichtung 68 die Durchbohrungen 60 nicht überdeckt. Eine Vielzahl von Vorsprüngen 78 kann sich vom Innenumfang 74 nach außen erstrecken und entlang des Außenumfangs 72 enden. Die Vorsprünge 78 können zwischen den Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 angeordnet sein. Die Anzahl der Vorsprünge 78 kann mit der Anzahl der Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 korrelieren.
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Jeder der Vorsprünge 78 kann einen der Kanäle 70 definieren, die in Fluidverbindung mit dem Hohlraum 50 und einer der Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 und/oder einer der Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 stehen. Die Kanäle 70 können sich vom Innenumfang 74, nahe des Hohlraums 50, zum Außenumfang 72, nahe einer der Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 und/oder einer der Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58, in einer Wicklungskonfiguration erstrecken. Die Wicklungskonfiguration der Kanäle 70 kann mehrere Krümmungen oder Kurven beinhalten, die es Flüssigkeiten erschweren, zwischen den Hohlraum 50 und die Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 oder die Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 zu strömen, während sie Gasen immer noch ermöglichen, zwischen den Hohlraum 50 und die Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 oder die Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 zu strömen. Zum Beispiel kann Wasser außerhalb des Gleichlaufgelenks 40 davon abgehalten werden, in den Hohlraum 50 von den Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 und/oder die Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 zu strömen, während es Luft immer noch ermöglicht wird, zwischen den Hohlraum 50 und die Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 und/oder die Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 zu strömen. Ein anderes Beispiel kann das Abhalten einer Schmierflüssigkeit, wie Fett, vom Strömen vom Hohlraum 50 in die Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 und/oder die Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 beinhalten, während es Luft immer noch ermöglicht wird, zwischen den Hohlraum 50 und die Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 und/oder die Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 zu strömen. Die Krümmungen oder Kurven in den Kanälen 70 können Richtungsänderungen der Kanäle 70 in jedem Winkel zwischen 0° und 360° beinhalten.
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Jede der Wicklungskonfigurationen in den Kanälen 70 wird nur für beispielhafte Zwecke gezeigt. Alle oder einige der Kanäle 70 können gleiche Wicklungskonfigurationen beinhalten, während andere Kanäle 70 unterschiedliche Wicklungskonfigurationen beinhalten können. Zusätzlich sollte die Offenbarung als Dichtungen 68 beinhaltend ausgelegt werden, die Kanäle 70 aufweisen, die in einer Wicklungskonfiguration jeder Gestalt geordnet sein können und nicht nur der in 4 abgebildeten Gestalten.
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Die Kanäle 70 können sich teilweise durch eine Dicke T der Dichtung 68, wie in 3 gezeigt, erstrecken. Wenn sich die Kanäle 70 teilweise durch die Dicke T der Dichtung 68 erstrecken, können die Kanäle 70 auf einer Fläche definiert sein, die auf den äußeren Laufring 46 weist oder auf der gegenüberliegenden Fläche definiert sein, die auf die Endkappe 58 weist. Alternativ können sich die Kanäle 70 den ganzen Weg durch die Dicke T der Dichtung 68 erstrecken. In einer Ausführungsform, in der sich die Kanäle 70 den ganzen Weg durch die Dicke T erstrecken, kann die Dichtung 68 aus verschiedenen Komponenten bestehen, die konfiguriert sind, um auf die Art eines Puzzles zueinander zu passen.
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Die Vorsprünge 78 können Einlässe 80 von der Mittelöffnung 76 der Dichtung 68 zu den Kanälen 70 definieren. Die Vorsprünge 78 können auch Auslässe 82 von den Kanälen 70 zum Außenumfang 72 der Dichtung 68 definieren. Die Einlässe 80 können nahe des Hohlraums 50 angeordnet sein, während die Auslässe an die Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 und/oder die Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 angeordnet sind, um Fluidverbindung zwischen dem Hohlraum 50 und den Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 und/oder den Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 zu ermöglichen. Die Einlässe 80 können sich in eine erste Richtung erstrecken, während sich die Auslässe 82 in eine zweite Richtung erstrecken. Der relative Winkel zwischen den Einlässen 80 und den Auslässen 82 für jeden bestimmten Kanal 70 kann sich in Richtungen erstrecken, die sich in einem Winkel von 60° bis 120° relativ zueinander befinden. Die Vorsprünge 78 können jeweils eine Wurzel 84, die die Basis der Vorsprünge 78 bildet, einen Kamm 86, der das äußere Ende des Vorsprungs bildet, und ein Paar Seitenflächen 88, die die Seitenabschnitte der Vorsprünge 78 bilden, aufweisen. Die Seitenflächen 88 können an die Durchbohrungen 60 im äußeren Laufring 46 und/oder die Durchbohrungen 62 in der Endkappe 58 angrenzend angeordnet sein. Die Auslässe 82 können sich zum Außenumfang 72 an den Seitenflächen 88 der Vorsprünge 78 erstrecken.
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Bei den in der Beschreibung verwendeten Ausdrücken handelt es sich um beschreibende und nicht um einschränkende Ausdrücke, und es versteht sich, dass verschiedene Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Schutzumfang der Offenbarung abzuweichen. Wie vorstehend beschrieben, können die Merkmale verschiedener Ausführungsformen miteinander kombiniert werden, um weitere Ausführungsformen zu bilden, die möglicherweise nicht ausdrücklich beschrieben oder veranschaulicht sind. Obwohl verschiedene Ausführungsformen gegenüber anderen Ausführungsformen oder Umsetzungen im Stand der Technik hinsichtlich einer oder mehrerer gewünschter Eigenschaften als vorteilhaft oder bevorzugt beschrieben sein können, erkennt ein Durchschnittsfachmann, dass ein oder mehrere Merkmale oder eine oder mehrere Eigenschaften beeinträchtigt werden können, um die gewünschten Gesamtattribute des Systems zu erreichen, die von der spezifischen Anwendung und Umsetzung abhängig sind. Als solches befinden sich Ausführungsformen, die hinsichtlich einer oder mehrerer Eigenschaften als weniger wünschenswert als andere Ausführungsformen oder Umsetzungen im Stand der Technik beschrieben sind, nicht außerhalb des Umfangs der Offenbarung und können bei bestimmten Anwendungen wünschenswert sein.
