WO2007036343A1 - Gelenkwelle und rollverschiebeeinheit hierfür - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle mit zwei über ein als Gleichlauffestgelenk ausgebildetes Mittengelenk drehfest miteinander verbundenen Wellenabschnitten, wobei jeweils an dem dem Mittengelenk abgewandten Ende jedes Wellenabschnitts ein Gleichlauffestgelenk angeordnet ist. Weiter ist wenigstens eine Rollverschiebeeinheit derart vorgesehen, dass die beiden Wellenabschnitte in axialer Richtung relativ zueinander bewegbar sind.

Description

Gelenkwelle und Rollverschiebeeinheit hierfür

Die Erfindung betrifft eine Gelenkwelle mit zwei über ein als Gleichlauffestgelenk ausgebildetes Mittengelenk drehfest miteinander verbundenen Wellenabschnitten, wobei jeweils an dem dem Mittengelenk abgewandten Ende jedes Wellenabschnitts ein Gleichlauffestgelenk angeordnet ist und zwei Rollverschiebeeinheiten vorgesehen sind. Weiter betrifft die Erfindung eine Rollverschiebe- einheit für eine derartige Gelenkwelle.

Gelenkwellen werden beispielsweise zur Verbindung des frontseitigen Getriebeausgangs mit dem heckseitigen Differentialeingang eines Kraftfahrzeugs als Längswellen eingesetzt. Derartige Längswellen sind beispielsweise aus der DE 102 08 325 C1 und der DE 11 2004 000 239 T5 bekannt. Diese Gelenkwellen verwenden Verschiebegelenke, um eine axiale Bewegung zwischen den Wellenabschnitten zu ermöglichen. Die begrenzten Verschiebewege dieser Gelenke werden in einigen Anwendungsfällen als nachteilig empfunden. Zudem erhöhen sich die Kosten einer derartigen Gelenkwelle, wenn viele unterschiedliche Kom- ponenten verbaut werden.

Um bei Gelenkwellenanordnungen in Längsrichtung eingeleitete Schwingungen weitgehend abzukoppeln, wurde in der DE 198 31 016 C2 eine Gelenkwelle der eingangs genannten Art vorgeschlagen, bei welcher zwei Verschiebeelemente vorgesehen sind, die radial innerhalb des getriebeseitigen bzw. des differential- seitigen Festgelenks angeordnet sind. Die Anbindung dieser bekannten Gelenkwellenanordnung erfolgt dabei über jeweils einen an der Außennabe des gelenkseitigen bzw. des differentialseitigen Festgelenks ausgebildeten Flansch, welcher über ein ringförmiges Dämpfungselement mit einem Flansch des Ge- triebeausgangs des Differentialeingangs verbunden wird. Diese Bauweise bringt es mit sich, dass sowohl das getriebeseitige als auch das differentialseitige Festgelenk einen großen Durchmesser und damit eine hohe Masse aufweisen. Hierdurch treten insbesondere in Kombination mit der Flanschanbindung (Rest-)Unwuchtungen auf, welche zu einer unerwünschten Geräuschentwicklung führen. Zudem kann die gesamte Längswelle aufgrund der axialen Verschiebbarkeit in den Verschiebeelementen im Betrieb relativ zu dem Getriebeausgang und dem Differentialeingang axial bewegt werden. Hierdurch wird nicht nur das in der Nähe des Mittengelenks angeordnete Mittenlager stärker beansprucht, sondern es treten auch Geräusche aufgrund der Übertragung von axialen Kräften und aufgrund des Schwingungsverhaltens des Mittenlagers auf.

Um bei einem Frontalauffahrunfall eines Kraftfahrzeugs, bei welchem durch die Stauchung des Fahrzeugs eine hohe axiale Belastung der Längswelle auftritt, ein Ausknicken und damit die Gefahr des Eindringens der Gelenkwelle in die Fahrgastzelle zu vermeiden, ist es erforderlich, eine axiale Verkürzung der Gelenkwelle zu ermöglichen. Dies ist durch die Verschiebeelemente nach der DE 198 31 016 C2 nur in sehr geringem Umfang möglich, so dass eine Gefährdung der Fahrzeuginsassen durch Ausknicken der Längswelle auftreten kann.

Demgegenüber liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Gelenkwelle der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche bei einem möglichst geringen Gewicht eine Reduzierung von Geräuschen im Betrieb sowie eine erhöhte Sicherheit auch bei einem Frontalauffahrunfall bietet.

Eine weitere Aufgabe ist es, die Gleichlauffestgelenke besonders kompakt zu gestalten sowie Gewicht einzusparen und die Restunwuchten bei einer Gelenkwelle zu verringern. Ferner sollen die auf das Mittenlager wirkenden Axialkräfte deutlich reduziert werden und das Schwingungsverhalten des Zwischenlagers verbessert werden, so dass auch die Geräuschentwicklung verringert wird. Darüber hinaus ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Gelenkwelle besonders kostengünstig zu gestalten und möglichst viele gleiche Bauteile zu verwenden. Zudem soll die Montage und Demontage erleichtert werden, wobei auch unterschiedliche Montagereihenfolgen ermöglicht werden sollen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Gelenkwelle dadurch gelöst, dass wenigstens eine der Rollverschiebeeinheiten nahe dem Mittengelenk angeordnet ist. Vorzugsweise ist die Rollverschiebeeinheit dem Mittengelenk zu- geordnete und derart vorgesehen ist, dass die beiden Wellenabschnitte in axialer Richtung relativ zueinander bewegbar sind. Durch die Anordnung wenigstens einer Rollverschiebeeinheit an einer von dem Getriebeausgang bzw. dem Differentialeingang entfernten Stelle ist es möglich, sowohl die Rollverschiebeeinheit als auch die Gleichlauffestgelenke besonders kompakt zu gestalten. Dies führt zu erheblichen Gewichtseinsparungen und aufgrund der geringeren Massen auch zu geringen Restunwuchten. Die Geräuschentwicklung der erfindungsgemäßen Gelenkwelle im Betrieb lässt sich dadurch senken.

Auch die auf das Mittenlager wirkenden Axialkräfte werden deutlich reduziert, da wenigstens eine Rollverschiebeeinheit in der Nähe des Mittengelenkes und damit in der Nähe des Zwischenlagers angeordnet ist. Auch diese Axialkraftentkopplung führt zu einer Reduzierung der Geräusche im Betrieb. Zudem muss ein Zwischenlager bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung der Gelenkwelle keine axiale Flexibilität besitzen, so dass auch eine etwaige Geräuschentwick- lung aufgrund des Schwingungsverhaltens des Zwischenlagers gesenkt wird.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass bei der Gelenkwelle zwei dem Mittengelenk zugeordnete und nahe an diesem angeordnete Rollverschiebeeinheiten vorgesehen sind. Wenn beide Rollverschiebeeinheiten im Wesentlichen in der Mitte der Gelenkwelle positioniert sind, ist es möglich, drei baugleiche Gleichlauffestgelenke für die Gelenkwelle einzusetzen. Die erfindungsgemäße Gelenkwelle besteht somit nur aus einer sehr geringen Anzahl von unterschiedlichen Komponenten, was durch das Gleichteileprinzip zu einer deutlichen Kosteneinsparung führt.

Um die im Bereich der Anbindung der Gelenkwelle an ein Getriebe oder Differential vorhandenen Massen zu minimieren, sind die Rollverschiebeeinheiten in möglichst großer Entfernung zu den Anbindungsstellen etwa in der Mitte der Gelenkwelle angeordnet. Somit tragen bei der Gelenkwelle allenfalls noch die sehr klein gehaltenen Massen der äußeren Gleichlauffestgelenke mit möglicherweise vorhandenen minimalen Rundlauffehlern der Zapfen noch zu eventuellen Unwuchten des Gesamtsystems bei.

Bei dieser Ausgestaltung der Gelenkwelle wird auch die Montage gegenüber herkömmlichen Gelenkwellen erleichtert. So können beide Wellenabschnitte in axialer Richtung relativ zueinander verschoben werden, so dass ein sehr großer Verlagerungsweg ermöglicht wird. Dies führt zu einer sehr geringen Ein- und Ausbaulänge, wodurch die Montage und Demontage erheblich begünstigt wird. Zudem können unterschiedliche Montagereihenfolgen je nach den sonstigen Anforderungen und Rahmenbedingungen verwendet werden. Unter anderem kann auch eine Montage zuerst über das Mittenlager am Fahrzeugboden erfolgen.

Nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist es möglich, dass eine der beiden Rollverschiebeeinheiten dem Mittengelenk zugeordnet und nahe an diesem angeordnet ist und die andere der beiden Rollverschiebeeinheiten dem getriebeseitigen bzw. dem differentialseitigen Gleichlauffestgelenk zugeordnet und nahe an diesem angeordnet ist. Dabei können die beiden Rollverschiebeeinheiten entweder demselben Wellenabschnitt zugeordnet sein oder jeweils an einem unterschiedlichen Wellenabschnitt vorgesehen sein. Bei diesen beiden Ausführungsformen ist jeweils sichergestellt, dass die beiden Wellenabschnitte relativ zueinander in Achsrichtung verlagerbar sind und wenigstens eine Rollverschiebeeinheit nahe an dem Mittengelenk positioniert ist.

Aus Gründen der Gewichtseinsparung sind die beiden Wellenabschnitt der Gelenkwelle zumindest bereichsweise rohrförmig ausgebildet. Dabei wird es bevorzugt, wenn die an dem dem Mittengelenk abgewandten Ende jedes Wellenabschnitts vorgesehenen Gleichlauffestgelenke, d.h. das getriebeseitige bzw. das differentialseitige Festgelenk, jeweils mit ihren Außennaben mit den WeI- lenabschnitten verbunden sind. Hierbei kann die Innennabe des getriebeseitigen bzw. des differentialseitigen Festgelenks mit einer profilierten Aufnahmeöffnung versehen sein, so dass ein Getriebeausgangszapfen bzw. ein Differentialeingangszapfen in die Innennabe drehfest eingesteckt werden kann. Dies ermöglicht eine gegenüber der bekannten Flanschverbindung vereinfachte Montage.

Zur Vermeidung von Unwuchten werden Gelenkwellen typischerweise zum Ab- schluss der Fertigung einer Wuchtung unterzogen. Problematisch ist hierbei bei den bekannten Gelenkwellen, bei denen die Anbindung über Flanschverbindungen, d.h. auf großem Durchmesser, erfolgt, dass sich eventuelle Rundlauffehler, die sich erst beim Verbau der Welle im Fahrzeug an den Anbindungsstellen ergeben, trotz hoher Wuchtgüte der Gelenkwelle als Einzelkomponente störend auf die Wuchtgüte des Gesamtsystems auswirken. Bei der erfindungsgemäßen Gelenkwelle sind die Zentrierungen an den Anbindungsstellen direkt über Zapfen, die in die Innennaben der Gleichlauffestgelenke und eingesteckt sind, reali- siert. Dies führt zu einer deutlichen Reduzierung von Unwuchten durch die verbesserte Zentrierung über die Zapfenanbindung. Hierdurch können auch die im Betrieb auftretenden Geräusche gesenkt werden.

Der Wegfall der Flansche bei dieser Aufstecklösung bringt zudem eine Ge- Wichtseinsparung bei den Gleichlauffestgelenken mit sich. Darüber hinaus er- höht die sehr kompakte Gestaltung der Gleichlauffestgelenke mit einer Steckverbindung die Gestaltungsfreiheit der übrigen Fahrzeugkomponenten und führt zu einer Bauraumreduzierung. Auch das Mittengelenk kann in gleicher Weise mit einer Innennabe ausgestattet sein, die beispielsweise eine Steckanbindung mit einer der Rollverschiebeeinheiten ermöglicht.

Vorzugsweise ist die wenigstens eine dem Mittengelenk zugeordnete und nahe an diesem angeordnete Rollverschiebeeinheit durch eine an einem der Wellenabschnitte vorgesehene Profilhülse mit in axialer Richtung verlaufenden Rillen und einen mit dem Mittengelenk verbundenen Zapfen mit in axialer Richtung verlaufenden Rillen sowie in den einander zugeordneten Rillenpaaren angeordneten ein Drehmoment übertragenden Kugeln ausgebildet. In den einander zugeordneten Rillen des Zapfens und der Profilhülse sind dabei vorzugsweise mehrere Kugeln hintereinander angeordnet, die in einem gemeinsamen Käfig geführt sein können.

In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist es vorgesehen, dass der Zapfen einer Rollverschiebeeinheit mit der Innennabe des Mittengelenks und der Zapfen der weiteren Verschiebeeinheit mit der Außennabe des Mittengelenks verbunden ist. Dabei wird es bevorzugt, wenn der Zapfen der mit der Innennabe des Mittengelenks verbundenen Rollverschiebeeinheit über eine Steckverbindung an diese Innennabe angebunden ist, während der Zapfen der anderen Rollverschiebeeinheit vorzugsweise mit der Außennabe des Mittengelenks verschweißt ist.

Um eine zu große axiale Bewegung der Gelenkwelle während des Betriebes oder vor bzw. während der Montage zu vermeiden, können die Rollverschiebeeinheiten Anschlagmittel zur Begrenzung des axialen Verschiebeweges von Kugeln und/oder einem diese führenden Käfig aufweisen. Die Anschlagmittel sind dabei derart ausgebildet, dass der axiale Weg, den die Kugeln rollend zurückle- gen können, begrenzt wird, so dass ggf. bei Erreichen der Anschlagmittel noch eine zusätzliche Verschiebung durch ein Gleiten oder Rutschen der Kugeln in den Rillen ermöglicht wird.

Die Gelenkwelle wird meist in der Nähe des Mittengelenks karosseriefest gelagert. Hierzu ist vorzugsweise ein Zwischenlager vorgesehen, welches den Zapfen wenigstens einer Rollverschiebeeinheit lagert. Das Zwischenlager kann dabei derart ausgebildet sein, dass ein Wälzlager auf dem Zapfen der Rollverschiebeeinheit vorgesehen ist, wobei das Wälzlager in einem elastischen Dämp- fungselement aufgenommen ist, welches an der Karosserie befestigt ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird weiter durch eine Rollverschiebeeinheit, welche insbesondere Bestandteil einer Gelenkwelle der oben beschriebenen Art sein kann, gelöst, wobei die Rollverschiebeeinheit eine Pro- filhülse, auf deren Innenfläche zumindest bereichsweise Außenlaufbahnen (Rillen) vorgesehen sind, einen in der Profilhülse in axialer Richtung verschiebbaren Zapfen, auf dessen Außenfläche zumindest bereichsweise Innenlaufbahnen (Rillen) vorgesehen sind und Kugeln aufweist, die zur Drehmomentübertragung jeweils in einander paarweise zugeordneten Außenlaufbahnen und Innenlauf- bahnen angeordnet sind. Dabei ist die Profilhülse über eine Sollbruchstelle mit einem Anschlussabschnitt verbunden, dessen Innendurchmesser größer oder im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Profilhülse ist. Wenn die Rollverschiebeeinheit in einer Gelenkwelle vorgesehen ist, kann der Anschlussabschnitt mit einem rohrartigen Wellenabschnitt verbunden oder durch diesen gebildet sein.

Bei dieser Ausgestaltung der Rollverschiebeeinheit wird erreicht, dass bei einem

Frontalauffahrunfall die Sollbruchstelle infolge der auf die Rollverschiebeeinheit wirkenden Axialkraft durchtrennt wird, so dass sich die Profilhülse in den An- Schlussabschnitt und den ggf. anschließenden hohlen Wellenabschnitt ver- schieben kann. Durch den größeren oder im Wesentlichen gleichen Innendurchmesser des Anschlussabschnitts im Vergleich zu der Profilhülse wird ein weitgehend kraftloses Verschieben der Profilhülse ermöglicht. Alternativ hierzu kann es sinnvoll sein, während der Längenänderung der Rollverschiebeeinheit bei einem Crash Verformungsenergie aufzunehmen. Dies kann dadurch erreicht werden, dass der Anschlussabschnitt und der daran angrenzende Wellenabschnitt ggf. nach einem Einführabschnitt geringfügig kleiner als der Außendurchmesser der Profilhülse ausgebildet ist. Die Profilhülse lässt sich dann zwar noch sicher in den Anschlussabschnitt einführen, ohne dass ein Ausknicken zu befürchten ist, allerdings wird hierbei zusätzlich Aufprallenergie abgebaut. Hierzu können auch an der Innenfläche des Anschlussabschnitts und/oder an der Außenfläche der Profilhülse leicht deformierbare Rippen oder dergleichen Vorsprünge vorgesehen sein.

Diese Ausgestaltung der Rollverschiebeeinheit ermöglicht eine definierte Richtungsvorgabe bei der Verformung der Gelenkwelle infolge einer Überschreitung einer definierten Kraft. Die Kraft, bei welcher die Sollbruchstelle der Rollverschiebeeinheit versagt, kann definiert eingestellt werden. Da sich bei der erfindungsgemäßen Rollverschiebeeinheit die gesamte Profilhülse zusammen mit dem darin aufgenommenen Zapfen in den Anschlussabschnitt und die ggf. daran angeschlossene Rohrwelle verschieben lässt, ist ein sehr großer Crashweg realisierbar. Hierzu ist es jedoch nicht, wie beispielsweise bei der Ausbildung eines Wellenabschnitts als ein Stülprohr, erforderlich, dass unterschiedliche und insbesondere größere Rohrdurchmesser der einzelnen Wellenabschnitte vorge- sehen sein müssen. Dies ermöglicht eine Bauraumreduzierung sowie eine erhöhte Gestaltungsfreiheit einer Gelenkwelle mit einer derartigen Rollverschiebeeinheit.

Weiter wird es bevorzugt, wenn die Sollbruchstelle als ein in radialer Richtung zwischen der Innenfläche der Profilhülse und der Außenfläche des Anschluss- abschnitts angeordneter Verbindungsbereich ausgebildet ist. Um das Durchtrennen der Sollbruchstelle zu erleichtem, können die Übergänge zwischen der Profilhülse und dem Anschlussabschnitt beispielsweise mit geringen Krümmungsradien realisiert werden. Auch ist es möglich, die Sollbruchstelle im Quer- schnitt S-förmig oder Z-förmig zu gestalten. Alternativ oder zusätzlich hierzu kann die Sollbruchstelle durch eine Einschnürung, eine Einkerbung, eine Lochung und/oder dergleichen Materialschwächungen gebildet sein. Durch derartige Maßnahmen ist es möglich, die Kraft, bei welcher die Sollbruchstelle versagt, den Anforderungen entsprechend einzustellen.

Die Profilhülse, der Anschlussabschnitt und die Sollbruchstelle sind dabei derart gestaltet, dass bei Überschreiten einer definierten Kraft, die in axialer Richtung auf die Profilhülse wirkt, die Sollbruchstelle versagt und die Profilhülse in den Anschlussabschnitt verschiebbar ist, um einen großen Crashweg zu realisieren.

Vorzugsweise ist die Rollverschiebeeinheit auf der dem zapfen abgewandten Seite durch einen Deckel bzw. eine Wandung abgedichtet. Wenn an der Profilhülse, dem Anschlussabschnitt und/oder an der Sollbruchstelle ein Deckel vorgesehen ist, kann dieser Deckel auch als Anschlag für den Zapfen dienen, so dass dieser im Betrieb sowie bei einem Crash nicht aus der Profilhülse heraus verschoben wird. Es ist jedoch auch möglich, dass der Deckel über eine weitere Sollbruchstelle an der Profilhülse, dem Anschlussanschnitt und/oder an der ersten Sollbruchstelle befestigt ist, so dass bei einem Crash zusätzlich der Deckel abgetrennt wird und der Zapfen aus der Profilhülse heraus verschoben werden kann. Dies kann in Abhängigkeit der Ausgestaltung der Rollverschiebeeinheit und der daran angeschlossenen Komponenten einen zusätzlichen Verschiebeweg und/oder einen zusätzliche Energieabbau ermöglichen.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich auch aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen schematisch:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch eine Gelenkwelle nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 2 einen Längsschnitt durch die Profilhülse einer erfindungsgemäßen

Rollverschiebeeinheit,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Profilhülse nach Fig. 2 nach einem Unfall und

Fig. 4 a - e jeweils einen Längsschnitt durch eine Gelenkwelle nach einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

Die in Fig. 1 dargestellte Gelenkwelle 1 besteht aus einem ersten Wellenabschnitt 2 und einem zweiten Wellenabschnitt 3, die jeweils als hohle Wellenrohre ausgebildet sind. Die beiden Wellenabschnitte 2 und 3 sind durch ein Mittengelenk 4 miteinander verbunden, welches in der dargestellten Ausführungsform als ein Gegenbahnfestgelenk gestaltet ist. Das dem Mittengelenk abgewandte getriebeseitige Ende des ersten Wellenabschnitts 2 ist mit einem getriebeseiti- gen Gelenk 5 verbunden. In gleicher Weise ist das dem Mittengelenk 4 abgewandte differentialseitige Ende des Wellenabschnitts 3 mit einem differentialsei- tigen Gelenk 6 verbunden. Dabei sind auch das getriebeseitige Gelenk 5 und das differentialseitige Gelenk 6 als Gegenbahnfestgelenke ausgebildet. Dem Mittengelenk 4 ist ein Zwischenlager 7 mit einem Dämpfer 7a und einem Wälzlager 7b zugeordnet, welches in der dargestellten Ausfϋhrungsform über ein elastisches Element an der Bodengruppe eines Fahrzeugs befestigbar ist. Weiter ist dem Mittengelenk 4 eine erste Rollverschiebeeinheit 8, über welche das Mittengelenk 4 mit dem ersten Wellenabschnitt 2 verbunden ist, und eine zweite Rollverschiebeeinheit 9 zugeordnet, über welche das Mittengelenk 4 mit dem zweiten Wellenabschnitt 3 verbunden ist.

Die Gegenbahnfestgelenke 4, 5 und 6 weisen jeweils eine Außennabe 4a, 5a, 6a auf, in deren Innenfläche Außenlaufbahnen ausgebildet sind. Weiter weisen die Gegenbahnfestgelenke jeweils eine Innennabe 4b, 5b, 6b auf, die als eine Hülse gestaltet ist, in welche bei dem getriebeseitigen Gelenk 5 und dem diffe- rentialseitigen Gelenk 6 ein Achsstummel oder ein Wellenende einführbar ist. Auf der Außenfläche der Innennabe sind Innenlaufbahnen ausgebildet. In den vorzugsweise wie in der DE 102 09 933 B4 beschrieben ausgebildeten Laufbahnen sind Kugeln zur Drehmomentübertragung angeordnet. Die Kugeln sind dabei in Fenstern eines Käfigs aufgenommen, der in der Außennabe, insbesondere in Käfigzentrierungsflächen der Außennabe, zentriert und geführt ist.

Die beiden Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 weisen jeweils einen Käfig 8a, 9a mit mehrere Kugeln 8b, 9b zur Drehmomentübertragung auf, die in einem Innenteil bzw. Zapfen 8c, 9c mit Rillen (Innenlaufbahnen) 8d, 9d und einem als Profilhülse 8e, 9e gestalteten Außenteil mit Rillen (Außenlaufbahnen) 8f, 9f geführt sind. Der Zapfen ist dabei in der Profilhülse verschiebbar, um eine axiale ReIa- tivbewegung der Wellenabschnitte 2 und 3 zu ermöglichen.

Wie in Fig. 4a gezeigt, ist der Verschiebeweg des Käfigs 8a, 9a bzw. der Weg, den die Kugeln 8b, 9b rollend zurücklegen können, durch Anschlagmittel 8g, 9g begrenzt. Der axiale Weg der Kugeln in Richtung zu dem Mittengelenk 4 ist zu- dem durch einen schrägen Auslauf der Rillen 8d, 9d des Zapfens begrenzt, an den die Kugeln und/oder die Käfige zur Anlage kommen können.

Der Zapfen der zweiten Rollverschiebeeinheit 9 ist, wie in Fig. 1 dargestellt, mit der Innennabe des Mittengelenks 4 verbunden. Der Zapfen der ersten Rollverschiebeeinheit 8 ist mit einer Kappe verbunden, welche die Außennabe 4a des Mittengelenks 4 umgreift und drehfest mit dieser verbunden ist. Alternativ hierzu kann nach der Ausführungsform der Fig. 4a die Außennabe des Mittengelenks auch unmittelbar mit dem Zapfen 8c verbunden sein. Auf diese Weise sind die beiden Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 dem Mittengelenk 4 zugeordnet und nahe bei diesem angeordnet, so dass axiale Bewegungen der beiden Wellenabschnitte 2 und 3 durch die Rollverschiebeeinheiten 8 bzw. 9 kompensiert werden und nicht über das Mittengelenk 4 übertragen werden.

Wie aus der Darstellung der Fig. 2 ersichtlich ist, ist zur Verbindung der Profilhülse der Rollverschiebeeinheit 8 mit dem ersten Wellenabschnitt 2 ein Anschlussabschnitt 2b an der Profilhülse ausgebildet. Der Anschlussabschnitt ist dabei über eine in der dargestellten Ausführungsform radial verlaufende Sollbruchstelle 2a mit der Profilhülse verbunden. Diese Sollbruchstelle kann eine Materialschwächung, wie beispielsweise eine Einschnürung, Einkerbung, Lochung oder dergleichen aufweisen.

In der dargestellten Ausführungsform ist der Innendurchmesser des Wellenrohrs des ersten Wellenabschnitts 2 und der Innendurchmesser des Anschlussab- Schnitts 2b größer als der Außendurchmesser der Profilhülse 8e der ersten Rollverschiebeeinheit 8. In gleicher Weise ist auch die zweite Rollverschiebeeinheit 9 mit dem Wellenrohr des zweiten Wellenabschnitts 3 über einen Anschlussabschnitt 3b und eine Sollbruchstelle 3a verbunden. Auch bei der zweiten Rollverschiebeeinheit 9 ist der Außendurchmesser der Profilhülse 9e kleiner als der Innendurchmesser des zweiten Wellenabschnitts 3 bzw. des Anschlussabschnitts 3b.

Die Profilhülsen der beiden Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 ist durch einen De- ekel 8h, 9h verschlossen, der beispielsweise elektronengeschweißt mit der jeweiligen Profilhülse 8e, 9e verbunden ist. Abweichend von der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform kann der Deckel auch mit der Sollbruchstelle oder dem Anschlussabschnitt verbunden sein. Durch den Deckel wird der Verschiebeweg des Zapfens in der Profilhülse begrenzt. Auch die Verbindung zwischen dem Deckel und der Profilhülse kann als eine Sollbruchstelle ausgebildet sein.

Wenn nun, beispielsweise infolge eines Unfalls eine große Axialkraft auf die Wellenabschnitte 2 und 3 sowie dadurch auch auf die Profilhülsen der Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 wirkt, versagen nach dem Ende des Verschiebeweges der Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 die jeweiligen Sollbruchstellen 2a, 3a der beiden Rollverschiebeeinheiten, wie in Fig. 3 dargestellt. Hierdurch kann sich die Profilhülse jeder Rollverschiebeeinheit im Wesentlichen kraftfrei in den entsprechenden Wellenabschnitt 2 bzw. 3 verschieben.

Ein Ausknicken der Gelenkwelle 1 wird so vermieden, weil die Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 in den Wellenabschnitten 2 bzw. 3 geführt sind. Da die beiden Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 gemeinsam eine große axiale Länge aufweisen, kann bei einem derartigen unfallbedingten Versagen der beiden Sollbruchstellen 2a, 3a ein sehr großer zusätzlicher Verschiebeweg (Crashweg) realisiert werden, ohne dass es zu einer Gefährdung der Fahrzeuginsassen kommt.

In den Fig. 4b bis 4e sind Ausführungsbeispiele einer Gelenkwelle 1 dargestellt, die jeweils nur eine einzige Rollverschiebeeinheit 8 aufweisen, die nahe an dem Mittengelenk 4 angeordnet ist, während die andere Rollverschiebeeinheit 9 ei- nem der Gleichlauffestgelenke 5 bzw. 6 zugeordnet ist. Dabei ist in Fig. 4b die Rollverschiebeeinheit 8 an dem getriebeseitigen Wellenabschnitt 2 positioniert und nahe an dem Mittengelenk 4 angeordnet. Das Zwischenlager 7 ist dabei ebenfalls auf dem getriebeseitigen Wellenabschnitt 2 vorgesehen. Die zweite Rollverschiebeeinheit 9 ist nahe an dem getriebeseitigen Gleichlauffestgelenk 5 angeordnet, so dass beide Rollverschiebeeinheiten 8 und 9 dem getriebeseitigen Wellenabschnitt 2 zugeordnet sind. Bei dieser Ausführungsform wirken keine Axialkräfte auf das Zwischenlager 7.

Dagegen ist die Rollverschiebeeinheit 8 bei der Ausführungsform nach Fig. 4c an dem differentialseitigen Wellenabschnitt 3 angeordnet und wiederum nahe an dem Mittengelenk 4 positioniert, während die zweite Rollverschiebeeinheit 9 nahe an dem getriebeseitigen Gleichlauffestgelenk 5 angeordnet ist. Bei dieser Ausführungsform kann ein Zwischenlager 7 entweder auf dem getriebeseitigen Wellenabschnitt 2 festgelegt vorgesehen sein, oder in der Nähe des Mittengelenks 4 auf dem Zapfen 8c der Rollverschiebeeinheit 8 angeordnet sein.

Bei den Ausführungsformen nach den Fig. 4d und 4e ist jeweils eine Rollverschiebeeinheit 8 in der Nähe des Mittengelenks 4 positioniert, während die an- dere Rollverschiebeeinheit 9 in der Nähe des differentialseitigen Gleichlauffestgelenks 6 vorgesehen ist. Bei der Ausführungsform nach Fig. 4d kann das Zwischenlager 7 ähnlich der Ausführungsform nach Fig. 4c entweder auf der in der Figur rechten oder linken Seite des Mittengelenks 4 vorgesehen sein, während in Fig. 4e nur ein Zwischenlager 7 dargestellt ist, welches auf dem differential- seitigen Wellenabschnitt 3 positioniert ist.

Durch die besondere Anordnung der beiden Rollverschiebeeinheiten wird eine Längsverschiebbarkeit der beiden Wellenabschnitte 2 und 3 zueinander ermöglicht, welche erforderlich ist, um beispielsweise eine Montage der Gelenkwelle 1 auf die zuvor im Fahrzeug montierten Getriebe und Hinterachsgetriebe (Diffe- rential) zu gewährleisten. Dies kann dadurch erfolgen, dass am Ausgang des Getriebes ein (in den Figuren nicht gezeigter) Getriebezapfen vorgesehen ist, der eine Längsverzahnung aufweist, auf den bei der Montage die Innennabe 5b des getriebeseitigen Gleichlauffestgelenks aufgesteckt wird. In gleicher Weise wird auf einen hinterachsseitigen Zapfen die Innennabe 6b des differentialseiti- gen Gleichlauffestgelenks 6 aufgeschoben.

Die Längsverschiebbarkeit gleicht während des Betriebes eines Fahrzeugs auftretende Längsverschiebungen des Getriebes gegenüber dem Differential sowie ggf. auftretende Längsschwingungen aus. Zudem ist die Längsverschiebbarkeit auch bei der Demontage, also im Reparaturfall der Welle, erforderlich sowie zum Ausgleich von Toleranzen zwischen dem Getriebe und dem Differential.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4a kompensiert die Rollverschiebeein- heit 8 axiale Schwingungen, welche eventuell von der Getriebeseite in die Gelenkwelle 1 eingebracht werden. Hiermit wird gewährleistet, dass solche axiale Schwingungen weder in das Mittengelenk 4 noch in das Zwischenlager 7 eingeleitet werden. Aufgrund der Kopplung über Wälzkörper kann die Rollverschiebeeinheit 8 diese Funktion auch bei sehr großen Drehmomenten bzw. Drehmo- mentstößen erfüllen. Es tritt also kein axiales Blockieren auf, welches beispielsweise bei Keilwellenkupplungen bekannt ist. In gleicher Weise werden eventuell von dem Hinterachsgetriebe (Differential) in die Gelenkwelle 1 eingebrachte a- xiale Schwingungen durch die Rollverschiebeeinheit 9 kompensiert.

Die vollständige beidseitige axiale Entkopplung des Zwischenlagers 7 ermöglicht eine axial sehr steife Auslegung des Dämpfers 7a. Eine solche steife Auslegung des Dämpfers reduziert schädliche Verlagerungen des Zwischenlagers 7 bzw. des mittleren Gleichlauffestgelenkes 4 unter der Einwirkung von z.B. Beschleunigungskräften.

Claims

Ansprüche:

1. Gelenkwelle mit zwei über ein als Gleichlauffestgelenk ausgebildetes Mittengelenk drehfest miteinander verbundenen Wellenabschnitten, wobei jeweils an dem dem Mittengelenk abgewandten Ende jedes Wellenabschnitts ein Gleichlauffestgelenk angeordnet ist, und mit zwei Rollverschiebeeinheiten, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine der Rollverschiebeeinheiten na- he dem Mittengelenk angeordnet ist.

2. Gelenkwelle, insbesondere nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellenabschnitte in axialer Richtung relativ zueinander bewegbar sind.

3. Gelenkwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zwei dem Mittengelenk zugeordnete und nahe an diesem angeordnete Rollverschiebeeinheiten vorgesehen sind.

4. Gelenkwelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine der beiden Rollverschiebeeinheiten dem Mittengelenk zugeordnet und nahe an diesem angeordnet ist und die andere der beiden Rollverschiebeeinheiten einem der Gleichlauffestgelenke am Ende des Wellenabschnitts zugeordnet und nahe an diesem angeordnet ist.

5. Gelenkwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rollverschiebeeinheiten dem selben Wellenabschnitt zugeordnet sind.

6. Gelenkwelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass beide Rollverschiebeeinheiten verschiedenen Wellenabschnitten zugeordnet sind.

7. Gelenkwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Wellenabschnitte zumindest bereichsweise rohr- förmig ausgebildet sind, wobei die an dem dem Mittengelenk abgewandten En- de jedes Wellenabschnitts vorgesehenen Gleichlauffestgelenke jeweils mit ihren Außennaben mit den Wellenabschnitten verbunden sind.

8. Gelenkwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine dem Mittengelenk zugeordnete und nahe an diesem angeordnete Rollverschiebeeinheit durch eine an einem der Wellenabschnitte vorgesehenen Profilhülse mit in axialer Richtung verlaufenden Rillen und einen mit dem Mittengelenk verbundenen Zapfen mit in axialer Richtung verlaufenden Rillen und in den einander zugeordneten Rillenpaaren angeordneten ein Drehmoment übertragenden Kugeln gebildet ist.

9. Gelenkwelle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen einer Rollverschiebeeinheit mit der Innennabe des Mittengelenks und der Zapfen der weiteren Rollverschiebeeinheit mit der Außennabe des Mittengelenks verbunden ist.

10. Gelenkwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Rollverschiebeeinheit Anschlagmittel zur Begrenzung des axialen Verschiebeweges von Kugeln und/oder einem diese führenden Käfig aufweist.

11. Gelenkwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Zapfen wenigstens einer Rollverschiebeeinheit in einem Zwischenlager gelagert ist.

12. Rollverschiebeeinheit, insbesondere für eine Gelenkwelle nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Profilhülse, auf deren Innenfläche zumindest bereichsweise Außenlaufbahnen vorgesehen sind, mit einem in der Profilhülse in axialer Richtung verschiebbaren Zapfen, auf dessen Außenfläche zu- mindest bereichsweise Innenlaufbahnen vorgesehen sind, und mit Kugeln, die zur Drehmomentübertragung jeweils in einander paarweise zugeordneten Außenlaufbahnen und Innenlaufbahnen angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilhülse über eine Sollbruchstelle mit einem Anschlussabschnitt verbunden ist, dessen Innendurchmesser größer oder im Wesentlichen gleich dem Außendurchmesser der Profilhülse ist.

13. Rollverschiebeeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle als ein in radialer Richtung zwischen der Innenfläche der Profilhülse und der Außenfläche des Anschlussabschnitts angeordneter Verbin- dungsbereich ausgebildet ist.

14. Rollverschiebeeinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollbruchstelle durch eine Einschnürung, Einkerbung, Lochung oder dgl. Materialschwächung gebildet ist.

15. Rollverschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilhülse, der Anschlussabschnitt und die Sollbruchstelle derart gestaltet sind, dass bei Überschreiten einer definierten Kraft, die in axialer Richtung auf die Profilhülse wirkt, die Sollbruchstelle versagt und die Profilhülse in den Anschlussabschnitt verschiebbar ist.

16. Rollverschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass an der Profilhülse, dem Anschlussabschnitt und/oder an der Sollbruchstelle ein Deckel vorgesehen ist, der die Profilhülse in Richtung zu dem Anschlussabschnitt verschließt.

17. Rollverschiebeeinheit nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel über eine weitere Sollbruchstelle an der Profilhülse, dem Anschlussabschnitt und/oder an der ersten Sollbruchstelle befestigt ist.