WO2008107288A1 - Gleichlauffestgelenk, übertragungsvorrichtung mit dem gleichlauffestgelenk sowie verfahren zur herstellung des gleichlauffestgelenks - Google Patents

Gleichlauffestgelenk, übertragungsvorrichtung mit dem gleichlauffestgelenk sowie verfahren zur herstellung des gleichlauffestgelenks Download PDF

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WO2008107288A1
WO2008107288A1 PCT/EP2008/051845 EP2008051845W WO2008107288A1 WO 2008107288 A1 WO2008107288 A1 WO 2008107288A1 EP 2008051845 W EP2008051845 W EP 2008051845W WO 2008107288 A1 WO2008107288 A1 WO 2008107288A1
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joint body
constant velocity
shaft
joint
velocity fixed
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Uwe Abraham
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Schaeffler Kg
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    • F16D3/2057—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members one coupling part having radially projecting pins, e.g. tripod joints the pins extending radially outwardly from the coupling part having four or more pins, e.g. with compensation for relative pin movement
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    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/24—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts comprising balls, rollers, or the like between overlapping driving faces, e.g. cogs, on both coupling parts

Definitions

  • Constant velocity fixed joint transmission device with the constant velocity fixed joint and method for producing the constant velocity fixed joint
  • the invention relates to a constant velocity fixed joint for a shaft with an outer joint body and with an inner joint body, which is received by the outer joint body and pivotally mounted in the outer joint body, and with a plurality of compensation bodies, for the lovedsskraftionat- transmission between the inner joint body and the Outer joint body are interposed, a transmission device with this same run-joint and a method for its preparation.
  • Constant velocity joints are used to achieve a uniform torque transmission or circumferential force transmission from a shaft (drive shaft) to an angularly attached second shaft (output shaft). Constant velocity joints allow flexion angles between the two shafts and are used, for example, in motor vehicles for transmitting drive torques to driven, steered wheels.
  • the constant velocity universal joints for motor vehicles usually consist of four elements, namely an inner part with meridionally arranged ball raceways, an outer part with likewise meridional ball tracks, balls which are guided between the ball raceways, and a cage for additional ball guidance.
  • the constant velocity joints usually six to eight balls on.
  • the underlying idea of this known and conventional construction of constant velocity fixed joints is that the pivoting movements between the inner part and outer part is made possible by rolling the balls in the ball raceways and the circumferential force transmission, so the torque or rotary motion transmission, starting from the inner part on the ball raceway the balls are transferred from the balls to the ball track of the outer part.
  • the invention has for its object to propose a novel constant velocity fixed joint for a shaft for transmitting rotational movement and / or torques, a transmission device with this constant velocity joint and a method for its production, the constant velocity joint has an alternative construction and thus functionality.
  • This object is achieved by a constant velocity fixed joint having the features of claim 1 and further by a transmission device having the features of claim 14 and additionally by a method for producing the constant velocity fixed joint having the features of claim 20.
  • the constant velocity fixed joint is designed as a joint for uniform torque transmission from a shaft to an angularly mounted second shaft. It is preferably called a homokinetic joint or wide-angle joint. It has an outer joint body and an inner joint body, which is received at least in sections by the outer joint body and is pivotably mounted about a pivot point or pivot point S relative to an axial extent of the constant velocity joint in the outer joint body. A shaft associated with the outer joint body and a shaft associated with the inner joint body can thus be pivoted relative to each other.
  • the compensation body serve as a torque transmitting body and are preferably formed of a metallic material.
  • the compensating bodies come into contact and / or are guided along the circumferential direction and in particular independently of the current direction of rotation in each case in one direction exclusively by the outer joint body and in the opposite direction exclusively by radially projecting driving surfaces of the inner joint body.
  • the compensation body in the entire radial extent in the circumferential direction between the outer joint body and driving surfaces are arranged. The circumferential force transmission thus takes place via the driving surfaces, which preferably extend over the entire radial extent of the compensation body.
  • the constant velocity universal joint according to the invention leaves the known prior art in particular in that the vectors for force or torque transmission no longer intersect a circumferential circle about the common pivot point S, but are oriented tangentially or substantially tangentially to it.
  • the compensation body are formed as hemispherical body having a flat body side, which are supported on the radially projecting driving surfaces and are guided by them.
  • the shape of the compensation body can also be realized as a dome or as a spherical segment.
  • the balancing bodies are asymmetrical with respect to a radially extending symmetrical recess or plane and / or symmetrical with respect to a circumferentially tangentially extending middle straight line of the respective balancing body.
  • the flat body sides of the hemispherical body on a curved, in particular convex or concave-like movement surface is suitable to achieve a contact surface between the flat body side and the driving surfaces, which favors a lubricant film formation. This can also be achieved by the formation of the driving surfaces themselves.
  • the inner joint body shows radially projecting driving wings, which carry the radially projecting driving surfaces.
  • the driving wings are aligned on both sides of the associated driving surfaces in parallel.
  • the driving surfaces belonging to a driving wing can be arranged at an angle to each other.
  • the driving surfaces each have a convex-like or concave-like counter-moving surface, which cooperates with the flat body side of the hemispherical body.
  • the surface shape of the driving surfaces are preferably designed so that the contact between hemispherical bodies and driving surfaces is optimized for a lubricating film formation.
  • the curvatures of the flat body side of the hemispherical bodies and the entrainment surfaces are each made equal to each other, so that a convex-like movement surface meets a concave-like counter-movement surface or vice versa.
  • the outer joint body has pockets for receiving the compensating bodies, which are preferably open in the circumferential direction and, in particular, are designed as axially closed depressions. These pockets are shaped in particular like a spherical segment and / or like shape and have pocket movement surfaces on which the hemispherical body side of the compensation body is respectively supported.
  • the compensating bodies are received in the radial extent completely or substantially completely through the pockets.
  • the play and / or the shape of the movement surfaces ie the movement surface of the hemispherical body, the counter-movement surface, the surface of the curved body side of the hemispherical body and the pocket movement surface, between outer joint body and compensating body and compensating body and driving surfaces or Wing matched so that in operation a particular permanent wobbling movement of the balancing body leads to an elastohydrodynamic and / or hydrodynamic lubricating film between the movement surfaces.
  • the compensating bodies show a rotating and / or tumbling motion.
  • This rotation or tumbling motion is not necessarily directly a function of geometry, but depends strongly from the games, Schmiegungen, oil viscosities for lubrication and speeds.
  • the game and the shape of the movement surfaces is designed so that only a very small peripheral clearance (so-called backlash) results, but on the other hand by the permanent wobble movement of the compensation body is a elastohydrodynamic or (depending on the operating condition) a hydrodynamic lubricating film can build a surrounding lubricant, because by the tumbling an additional rotary movement of the compensation body in the outer joint body is formed.
  • the movement surfaces between compensating bodies and driving surfaces or - wings are adapted so that a lubricating gap or a lubricating contact surface results on the balancing body, which allows a substantial separation of the movement surfaces .
  • the radii ratios of the movement surfaces in the outer joint part, in particular in the pocket, and of the compensation body on the curved side are between 1 and 1, 2.
  • the sliding friction is preferably conveyed through friction-reducing surfaces which are arranged on the movement surfaces or on the subsequently explained sliding surfaces.
  • the friction-reducing surface is preferably achieved by a surface coating or material selection, in particular the compensating elements.
  • the driving wing radially outwardly each have an axially aligned and curved in the axial extent arcuate or outer sliding surface, which interact with a pivoting kung of the outer joint body relative to the inner joint body with axially aligned first mating surfaces of the outer joint body.
  • the outer sliding surfaces are preferably circularly curved with a radius that corresponds to the distance between the center of gravity S and the outer surface. sliding surface corresponds.
  • the counter-sliding surfaces can optionally be curved with the same radius, but alternatively be straight in the axial direction.
  • circumferential extension are optional outer sliding and / or Gegengleit lake curved with the radius of curvature, which results from the distance of the respective sliding surfaces to the pivot point S.
  • the outer joint body is disc-shaped or flange-shaped.
  • the outer joint body does not have a bell shape.
  • the driving wings are caulked in the inner joint body, which has the advantage that the driving wings can be mounted in a preassembled assembly comprising the outer joint body, inner joint body and the balancing bodies.
  • Another object of the invention relates to a transmission device with a constant velocity fixed joint, according to one of the preceding claims or as just described, as a first shaft partner and with a second shaft partner, wherein the shaft partners are connected via a torque-fixed shaft connection.
  • the shaft connection is realized in that the shaft partners in each case have an end-side toothing, that is to say an end toothing, which engage in one another in a form-fitting manner and against each other in a self-centering manner.
  • the spur gear teeth are each formed by radially arranged grooves.
  • the shaft connection has a connection device which is at least partially radially encircling, ie extending in the circumferential direction, formed and / or arranged, wherein the connecting device engages with radially inwardly directed clamping webs in the two shaft partners.
  • a first clamping web interferes with the first shaft partner and a second clamping web with the second shaft partner.
  • the clamping webs are arranged in the axial direction parallel and / or opposite to each other.
  • the clamping webs can also be positioned offset from one another in the direction of rotation. It is particularly preferred if the clamping webs extend in the direction of rotation or in the azimuthal direction.
  • the connecting device is formed as a plurality of individual brackets, which are distributed in particular regularly over the circumference.
  • the connecting device is realized as a circumferential clamping ring. In both alternatives, the connecting device can be snapped or clipped or alternatively fixed by crimping.
  • the wheel bearing unit has a Wälznietbund or Bördelbund, which is provided for the axial prestressing of a roller bearing of the wheel bearing unit, wherein on the free end face of Wälznietbunds or Bördelbunds the Stirneverzah- tion, preferably by forging, in particular by tumbling is formed.
  • the planar extent of the spur toothing is arranged perpendicular to the axial extent of the transmission device, in particular embodiments, the spur gearing may also extend conically.
  • the constant velocity fixed joint has a flange-like portion, on whose free end face the spur toothing is arranged.
  • the second shaft partner is designed as a wheel bearing unit and / or side shaft. This means, in particular, that two of said shaft connections can be realized in the transmission device.
  • a bellows is held in particular sealingly by the connecting device or the connecting devices, which is provided for the protection of the constant velocity joint.
  • Another object of the invention relates to a method for producing the constant velocity joint or the transmission device according to one of the preceding claims or as described above, wherein in a first step, the balancing body and the inner joint body are mounted in the lecturgelenk- body and in a next step Driving wing inserted and fixed.
  • the attachment is preferably designed non-destructive nondestructive and takes place in particular via caulking. Alternatively, other types of attachment, such. As welding, in particular laser beam welding possible.
  • FIG. 2 shows a section along the section line I-I in FIG. 1 in a schematic representation
  • FIG. 3 shows a section along the section line D - D in FIG. 2 in a schematic representation
  • FIG. 4 shows a section along the section line B-B in FIG. 3 in a schematic representation
  • FIG. 5 shows a section along the section line C-C in FIG. 2 in a schematic representation
  • Figure 6 shows an enlarged detail of the driving wing in half-cut schematic representation.
  • the transmission device 1 shows in a schematic sectional view in a sectional plane parallel to the axial extent of a transmission device 1, which transmits a torque or rotational movement of a right side arranged in Figure 1 side shaft 2 on a left in the figure 1 and not shown driven wheel.
  • the transmission device 1 comprises roughly divided from right to left three areas:
  • the first area concerns the side shaft 2, to which a constant velocity fixed joint 3 connects and which connects the side shaft 2 with a wheel bearing unit 4 torque.
  • the side shaft 2 is formed in the present example as a hollow shaft, which is driven for example via a differential and thus forms a drive shaft.
  • the wheel bearing unit 4 has in this case a double-row angular contact ball bearing 5, which has a centrally divided inner ring which is pressed onto a base body of the wheel bearing unit 4.
  • wheel bearing units of a different design can also be used.
  • On the radäußeren side of the wheel bearing unit 4 has these azimuthally distributed through holes 6, which are adapted to receive screws or bolts for mounting a brake disc or a wheel (both not shown).
  • a first coaxially extending shaft axis 7 and by the wheel bearing unit 4, a second, coaxial with the wheel bearing unit 4 extending shaft axis 8 is defined. While shaft axis 7 and shaft axis 8 coincide in the state shown in FIG. 1, during operation these two shaft axes 7, 8 are often at an angle to one another, in particular due to steering movements and the like, and these meet at the pivot point or pivot point S. So that a uniform torque transmission of side shaft 2 is ensured on the wheel bearing unit 4, the constant velocity fixed joint 3 is interposed between them.
  • the constant velocity fixed joint 3 has an outer joint body 9, which - as will be explained below - is rotatably connected to the wheel bearing unit 4 and an inner joint body 10, which - as also explained below - is rotatably connected to the side shaft 2, wherein outer joint body 9 and Inner joint body 10 to each other in the pivot point S are arranged pivotally mounted to each other.
  • Figure 2 is a sectional view of the constant velocity fixed joint 3 or of a building-like constant-velocity fixed joint 3 along the section line I - I in Figure 1, wherein parts of the transfer device 1 have been graphically suppressed.
  • the inner joint body 10 can be seen in the center, which is enclosed and received from the outside by the outer joint body 9.
  • the inner joint body 10 has a total of six, in pairs diametrically arranged and radially outwardly facing driver wings 11, which are fixed, rigid and / or permanently connected to the inner joint body 10 or even form a part.
  • the driving wings 11 each have a first sliding surface 12 radially on the outside.
  • the inner joint body 10 has for the same purpose in each case between the driver wings 11 arranged second sliding surfaces 13.
  • the sliding surfaces 12 and 13 extend in the axial direction of the constant velocity fixed joint 3 and are preferably spherically shaped with a radius corresponding to the distance between the respective sliding surface and the pivot point S.
  • the outer joint body 9 has complementarily curved first counter sliding surfaces 14, which cooperate with the first sliding surfaces 12 and second Schmidtit lake 15, which are complementary to the second sliding surfaces 13 and cooperate with these.
  • balancing bodies in the form of spherical segments 16 are arranged on both sides of the driver wings 11, the flat body side of the spherical segments 16 conforming to the driver wings 11 on both sides ,
  • the spherical side of the spherical segments 16 is preferably part-spherical and has a radius in cross-section, the center of which is arranged in the installed state of the spherical segments 16 in the middle of the driver wing 11.
  • the outer joint body 9 For receiving the spherical segments 16, the outer joint body 9 has a corresponding number of pockets 17, which show a hemispherical inner surface which is formed complementary to the spherical side of the spherical segment 16.
  • the inner joint body 10 in the foot region of the driver wing 11 on both sides correspondingly adapted recesses 18.
  • each ball segment 16 rests exclusively against a driving wing 11 in one direction and exclusively against a pocket 17 of the outer joint body 9 in the other direction.
  • the power transmission thus runs substantially tangentially to a pitch circle and not crossed thereto, as is known from the prior art.
  • FIG. 3 shows a schematic sectional / plan view along the section line D-D in FIG. 2.
  • the cooperating second sliding surfaces or counter-sliding surfaces 13 and 15 are again to be recognized, which have a curvature in this sectional plane a radius corresponding to the distance of the sliding surfaces from the pivot point S.
  • a plan view of one of the driving wings 11 is shown, which on the free side has the first sliding surface 12, which cooperates with the first mating sliding surface 14 of the outer joint body 9.
  • the double arrow 19 again shows a possible pivoting direction with respect to the pivot point S.
  • the Mitauereriel 11 a cake-segment-like shape with a shortened tip on. Instead of the tip of the driver wing is inserted into the inner joint body 10 and secured by a caulking 20.
  • FIG. 4 shows the section B-B in FIG. 3 as a detailed illustration, wherein it can be seen that one ball segment 16 is arranged on each side of the driving wing 11 and abuts against the driving wing 11 with the flat body side and with the curved side is rotatably or playfully supported in a pocket 17 of the outer joint body 9.
  • figure 5 is attached, which shows a section along the section line C - C in Figure 2, wherein it can be seen again that the first sliding surface 12 of the driving wing 11 with the first Jacobgleitflä- 14 of the outer joint body 9 pivotally cooperates ,
  • FIG. 6 shows a detail enlargement of a plan view of a driving wing 11.
  • the side shaft 2 at the end a flange 21, which frontally has a spur gear 22a, which is in the flange 21, for example, forged, for example by forging, in particular tumble forging.
  • the inner joint body 10, on the end side facing the side shaft 2 likewise has a flange 23, which has the same diameter as the flange 21 and carries an end toothing 22b.
  • the spur toothing 22 a and b are complementary to each other, so that they interlock and are also realized self-centering.
  • a clamping ring 24 is provided, which is arranged radially circumferentially to the shaft axis 7 and in cross section radially from the outside, the flanges 21 and 23 in a U-shape surrounds.
  • To secure the clamping ring 24 has this on the free legs of the Us an angled end portion which engages in a corresponding undercut of the flanges 21 and 23 respectively.
  • the clamping ring 24 is mounted, for example, by crimping. Alternatively, a plurality of individual brackets can be used, which are also placed radially from the outside and allow a snap or clip connection.
  • the outer joint body 9 shows a front toothing 25a with an inner and outer diameter which is larger in each case than the corresponding diameter of the end toothings 22a, b of the shaft connection just described.
  • the wheel bearing unit 4 carries a spur toothing 25 b designed to be complementary thereto, which is preferably incorporated into the rolling rivet collar or the flared collar 26 by forming technology.
  • the use of the Wälznietbundes 26 as a support for the spur gearing 25b lends itself to, since this is already formed by a forming process: After mounting the Buchrollendoilzlagers 5, it is necessary to reshape a previously cylindrically shaped end portion of the main body of the wheel bearing unit 4, so that the Wälznietbund 26 is formed to bias in this way, the cross roller bearings 5 in the axial direction.
  • Preferably in the context of this or a cowre forming process is also the front teeth 25 b, z. B. by forging, in particular Taumelschmieden introduced.
  • the axial locking between constant velocity fixed joint 3 and wheel bearing unit 4 takes place in an analogous manner with a clamping ring 27 or a plurality of clamping pieces as in the shaft connection described above.

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Abstract

Gleichlauffestgelenke werden eingesetzt, um eine gleichmäßige Drehmomentübertragung bzw. Umfangskraftübertragung von einer Welle (Antriebswelle) auf eine winklig dazu angebrachte zweite Welle (Abtriebswelle) zu erreichen. Gleichlauffestgelenke ermöglichen somit Beugewinkel zwischen den zwei Wellen und werden beispielsweise bei Kraftfahrzeugen zur Übertragung der Antriebsdrehmomente auf angetriebene, gelenkte Räder eingesetzt. Die Erfindung betrifft ein Gleichlauffestgelenk 3 für eine Welle 7,8 mit einem Außengelenkkörper 9 und mit einem Innengelenkkörper 10, welcher von dem Außengelenkkörper 9 aufgenommen und in dem Außengelenkkörper 9 schwenkbar gelagert ist, und mit einer Mehrzahl von Ausgleichskörpern 16, die zur Umfangskraftübertragung zwischen dem Innengelenkkörper 10 und dem Außengelenkkörper 9 zwischengeschaltet sind, wobei die Ausgleichskörper 16 entlang der Umfangsrichtung jeweils in der einen Richtung ausschließlich an dem Außengelenkkörper 9 und in der Gegenrichtung ausschließlich an radial abstehende Mitnahmeflächen 11 des Innengelenkkörpers 10 in Anlage kommen und/oder kommen können.

Description

Bezeichnung der Erfindung
Gleichlauffestgelenk, Übertragungsvorrichtung mit dem Gleichlauffestgelenk sowie Verfahren zur Herstellung des Gleichlauffestgelenks
Beschreibung
Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft ein Gleichlauffestgelenk für eine Welle mit einem Außen- gelenkkörper und mit einem Innengelenkkörper, welcher von dem Außenge- lenkkörper aufgenommen und in dem Außengelenkkörper schwenkbar gelagert ist, und mit einer Mehrzahl von Ausgleichskörpern, die zur Umfangskraftüber- tragung zwischen dem Innengelenkkörper und dem Außengelenkkörper zwischengeschaltet sind, eine Übertragungsvorrichtung mit diesem Gleich lauffest- gelenk sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung.
Hintergrund der Erfindung
Derartige Gleichlauffestgelenke werden eingesetzt, um eine gleichmäßige Drehmomentübertragung bzw. Umfangskraftübertragung von einer Welle (Antriebswelle) auf eine winklig dazu angebrachte zweite Welle (Abtriebswelle) zu erreichen. Gleichlauffestgelenke ermöglichen Beugewinkel zwischen den zwei Wellen und werden beispielsweise bei Kraftfahrzeugen zur Übertragung der Antriebsdrehmomente auf angetriebene, gelenkte Räder eingesetzt.
Im Prinzip bestehen die Gleichlauffestgelenke für Kraftfahrzeuge üblicherweise aus vier Elementen, nämlich einem Innenteil mit meridional angeordneten Ku- gellaufbahnen, einem Außenteil mit ebenfalls meridional angeordneten Kugellaufbahnen, Kugeln, die zwischen den Kugellaufbahnen geführt sind, sowie einem Käfig zur ergänzenden Kugelführung. Für größere Gelenkwinkel weisen die Gleichlauffestgelenke meistens sechs bis acht Kugeln auf. Die zugrunde liegende Idee dieser bekannten und üblichen Bauweise von Gleichlauffestgelenken ist es, dass die Schwenkbewegungen zwischen Innenteil und Außenteil durch ein Abrollen der Kugeln in den Kugellaufbahnen ermöglicht wird und die Umfangskraftübertragung, also die Drehmoment- oder Drehbewegungsübertragung, ausgehend von dem Innenteil über die Kugellaufbahn auf die Kugeln und von den Kugeln auf die Kugellaufbahn des Außenteils übertragen werden.
Derartige Gleichlauffestgelenke sind beispielsweise aus den Druckschriften DE 199 63 617 C1 oder DE 37 008 68 C1 bekannt.
Den wohl nächstkommenden Stand der Technik bildet die Offenlegungsschrift DE 103 12 880 A1 , die ein käfigloses Gleichlaufgelenk betrifft. Dieses weist ein Gelenkaußenteil, ein Gelenkinnenteil und drehmomentübertragende Kugeln auf, wobei im Gelenkaußenteil umfangsverteilt längsverlaufende Kugelbahnen mit im wesentlichen gleichbleibendem Querschnitt für die Kugeln und im Gelenkinnenteil umfangsverteilt axial durch Kugelanschlagsflächen begrenzte Mulden für die Kugeln ausgeführt sind.
Doch auch bei dieser Ausführungsform wird die Grundidee nicht verlassen, dass die drehmomentübertragenden Kugeln in radialer Richtung etwa zur Hälfte von dem Gelenkinnenteil geführt und zur anderen Hälfte von dem Gelenkaußenteil geführt sind, um Umfangskräfte von dem Gelenkinnenteil auf das Gelenkaußenteil oder anders herum zu übertragen.
Zusammenfassung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Gleichlauffestgelenk für eine Welle zur Übertragung von Drehbewegung und/oder Drehmomenten, eine Übertragungsvorrichtung mit diesem Gleichlauffestgelenk sowie ein Verfahren zu dessen Herstellung vorzuschlagen, wobei das Gleichlauffestgelenk eine alternative Bau- und damit Funktionsweise aufweist. Diese Aufgabe wird mit einem Gleichlauffestgelenk mit den Merkmalen des Anspruchs 1 und im Weiteren durch eine Übertragungsvorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 14 sowie ergänzend mit einem Verfahren zur Herstellung des Gleichlauffestgelenks mit den Merkmalen des Anspruchs 20 ge- löst. Bevorzugte oder vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie den beigefügten Figuren.
Das Gleichlauffestgelenk gemäß der Erfindung ist als Gelenk zur gleichmäßi- gen Drehmomentübertragung von einer Welle auf eine winklig dazu angebrachte, zweite Welle ausgebildet. Es handelt sich vorzugsweise um ein homokinetisches Gelenk oder auch Weitwinkelgelenk genannt. Es weist einen Au- ßengelenkkörper und einen Innengelenkkörper auf, welcher von dem Außenge- lenkkörper zumindest abschnittsweise aufgenommen und relativ zu einer axia- len Erstreckung des Gleichlauffestgelenks in dem Außengelenkkörper um einen Schwenkpunkt oder Drehpunkt S schwenkbar gelagert ist. Eine dem Außengelenkkörper zugeordnete Welle und eine dem Innengelenkkörper zugeordnete Welle können somit zueinander verschwenkt werden.
Es sind eine Mehrzahl von Ausgleichskörpern in dem Gleichlauffestgelenk vorgesehen, die zur Umfangskraftübertragung zwischen dem Innengelenkkörper und dem Außengelenkkörper zwischengeschaltet sind. Insbesondere dienen die Ausgleichskörper als drehmomentübertragende Körper und sind vorzugsweise aus einem metallischen Werkstoff gebildet.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Ausgleichskörper entlang der Um- fangsrichtung und insbesondere unabhängig von der aktuellen Drehrichtung jeweils in der einen Richtung ausschließlich durch den Außengelenkkörper und in der Gegenrichtung ausschließlich durch radial abstehende Mitnahmeflächen des Innengelenkörpers in Anlage kommen und/oder geführt sind. Alternativ formuliert sind die Ausgleichskörper in ihrer gesamten radialen Erstreckung in Umfangsrichtung zwischen Außengelenkkörper und Mitnahmeflächen angeordnet. Die Umfangskraftübertragung erfolgt somit über die Mitnahmeflächen, die sich vorzugsweise über die gesamte radiale Ausdehnung der Ausgleichskörper erstrecken.
Das erfindungsgemäße Gleichlauffestgelenk verlässt den bekannten Stand der Technik insbesondere dadurch, dass die Vektoren zur Kraft- oder Momentüber- tragung nicht mehr einen Umfangskreis um den gemeinsamen Schwenkpunkt S kreuzen, sondern zu diesem tangential oder im wesentlichen tangential ausgerichtet sind.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Ausgleichskörper als halbkugelartige Körper ausgebildet, die eine flache Körperseite aufweisen, die sich an den radial abstehenden Mitnahmeflächen abstützen bzw. durch diese geführt sind. Die Form der Ausgleichskörper kann auch als Kalotte oder als Kugelsegment realisiert sein. Insbesondere sind die Ausgleichskörper im Hinblick auf eine radial verlaufende Symmetriegerade oder -ebene asymmetrisch und/oder jeweils im Hinblick auf eine in Umfangsrichtung tangential verlaufende Mittengerade des jeweiligen Ausgleichskörpers symmetrisch ausgebildet.
Bei einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung weisen die flachen Körper- Seiten der halbkugelartigen Körper eine gekrümmte, insbesondere konvex- oder konkavartige Bewegungsfläche auf. Diese Ausbildung ist geeignet, um eine Kontaktfläche zwischen der flachen Körperseite und den Mitnahmeflächen zu erreichen, die eine Schmierfilmausbildung begünstigt. Dies kann auch durch die Ausbildung der Mitnahmeflächen selbst erreicht werden.
Bei einer bevorzugten Umsetzung zeigt der Innengelenkkörper radial abstehende Mitnahmeflügel, die die radial abstehenden Mitnahmeflächen tragen. Vorzugsweise sind beidseitig der Mitnahmeflügel die zugeordneten Mitnahmeflächen parallel ausgerichtet. Diese Ausführungsform ist besonders kosten- günstig herstellbar. Bei alternativen Ausführungsformen können die zu einem Mitnahmeflügel gehörigen Mitnahmeflächen zueinander winklig angeordnet sein. Insbesondere weisen die Mitnahmeflächen jeweils eine konvexartige oder konkavartige Gegenbewegungsfläche auf, die mit der flachen Körperseite der halbkugelartigen Körper zusammenwirkt. Auch die Oberflächenform der Mitnahmeflächen sind vorzugsweise so ausgelegt, dass der Kontakt zwischen halbkugelartigen Körpern und Mitnahmeflächen für eine Schmierfilmbildung optimiert ist. Vorzugsweise sind die Krümmungen von der flachen Körperseite der halbkugelartigen Körper und der Mitnahmeflächen jeweils gegengleich ausgebildet, so dass eine konvexartige Bewegungsfläche auf eine konkavartige Gegenbewegungsfläche trifft bzw. umgekehrt.
In einer bevorzugten konstruktiven Ausführungsform weist der Außengelenk- körper Taschen zur Aufnahme der Ausgleichskörper auf, welche bevorzugt in Umfangsrichtung geöffnet sind und insbesondere als axial abgeschlossene Mulden ausgebildet sind. Diese Taschen sind insbesondere kugelsegmentför- mig und/oder -artig ausgeformt und weisen Taschenbewegungsflächen auf, an der sich jeweils die halbkugelartige Körperseite der Ausgleichskörper abstützt. Insbesondere werden die Ausgleichskörper in radialer Erstreckung vollständig oder im wesentlichen vollständig durch die Taschen aufgenommen.
Bei einer bevorzugten konstruktiven Umsetzung ist das Spiel und/oder die Form der Bewegungsflächen, also der Bewegungsfläche der halbkugelartigen Körper, der Gegenbewegungsfläche, der Fläche der gekrümmten Körperseite der halbkugelartigen Körper sowie der Taschenbewegungsfläche, zwischen Außengelenkkörper und Ausgleichskörper sowie Ausgleichskörper und Mit- nahmeflächen bzw. -flügel so abgestimmt, dass im Betrieb eine insbesondere permanente Taumelbewegung der Ausgleichskörper zu einem elastohydrody- namischen und/oder hydrodynamischen Schmierfilm zwischen den Bewegungsflächen führt. Erfindungsgemäß ist nämlich vorgesehen, dass die Um- fangskraftübertragung über die Mitnahmeflügel und die Ausgleichskörper über Innen- zum Außengelenkkörper bzw. umgekehrt erfolgt. Je nach Schwenkwinkel des Gleichlauffestgelenks und Drehzahl zeigen die Ausgleichskörper eine drehende und/oder taumelnde Bewegung. Diese Dreh- bzw. Taumelbewegung ist dabei nicht unbedingt direkt eine Funktion der Geometrie, sondern hängt stark von den Spielen, Schmiegungen, Ölviskositäten zur Schmierung und Geschwindigkeiten ab. Insbesondere ist das Spiel und die Form der Bewegungsflächen so ausgeführt, dass sich zwar nur ein sehr geringes Umfangsspiel (sogenanntes Backlash) ergibt, andererseits aber durch die permanente Taumel- bewegung der Ausgleichskörper sich ein elastohydrodynamischer bzw. (je nach Betriebszustand) ein hydrodynamischer Schmierfilm aus einem umgebenden Schmierstoff aufbauen kann, weil durch das Taumeln eine zusätzliche rotative Bewegung der Ausgleichskörper im Außengelenkkörper entsteht. Diese bauartbedingte Funktion wird einerseits durch eine entsprechend dimensionierte Schmiegung zwischen Ausgleichskörper und Tasche erreicht, andererseits sind die Bewegungsflächen zwischen Ausgleichskörpern und Mitnahmeflächen bzw. — flügeln so angepasst, dass sich ein Schmierspalt bzw. eine Schmierkontaktfläche am Ausgleichskörper ergibt, der eine weitgehende Trennung der Bewegungsflächen ermöglicht. Bevorzugt betragen die Radienverhältnisse der Be- wegungsflächen im Außengelenkteil, insbesondere in der Tasche, und des Ausgleichskörpers an der gekrümmten Seite zwischen 1 und 1 ,2.
Allerdings hat der Erfinder auch erkannt, dass bei Stillstand des Fahrzeugs - also bei fehlender Drehbewegung - Bethebszustände auftreten können, bei dem die geschilderte Dynamik nicht vorliegt, sondern stattdessen eine Gleitreibung vorherrscht. Vorzugsweise wird die Gleitreibung durch reibungsmindern- de Oberflächengefördert, die an den Bewegungsflächen oder an den nachfolgend erläuterten Gleitflächen angeordnet sind. Die reibungsmindernde Oberfläche wird vorzugsweise durch eine Oberflächenbeschichtung bzw. Material- auswahl, insbesondere der Ausgleichselemente erreicht.
Zur Unterstützung der Schwenkbewegung weisen die Mitnahmeflügel radial außenseitig jeweils eine axial ausgerichtete und in axialer Erstreckung bogen- oder kreisförmig gekrümmte Außengleitfläche auf, die bei einer Verschwen- kung von dem Außengelenkkörper relativ zu dem Innengelenkkörper mit axial ausgerichteten ersten Gegengleitflächen des Außengelenkkörpers zusammenwirken. Die Außengleitflächen sind vorzugsweise kreisförmig gekrümmt mit einem Radius, der dem Abstand zwischen dem Schwerpunkt S und der Außen- gleitfläche entspricht. Die Gegengleitflächen können wahlweise mit dem gleichen Radius gekrümmt sein, alternativ jedoch in axialer Erstreckung gerade ausgebildet sein.
Auch in Umfangserstreckung sind optional Außengleitflächen und/oder Gegengleitflächen gekrümmt mit dem Krümmungsradius, welcher sich aus dem Abstand der jeweiligen Gleitflächen zu dem Schwenkpunkt S ergibt.
Bei einer bevorzugten Ausbildung der Erfindung ist der Außengelenkkörper Scheiben- oder flanschartig ausgebildet. Insbesondere weist der Außengelenkkörper keine Glockenform auf. Vorzugsweise sind die Mitnahmeflügel in dem Innengelenkkörper verstemmt, welches den Vorteil birgt, dass die Mitnahmeflügel in einer vormontierten Baugruppe, die den Außengelenkkörper, Innengelenkkörper und die Ausgleichskörper umfasst, montiert werden können.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft eine Übertragungsvorrichtung mit einem Gleichlauffestgelenk, nach einem der vorhergehenden Ansprüche oder wie es soeben beschrieben wurde, als ein erster Wellenpartner und mit einem zweiten Wellenpartner, wobei die Wellenpartner über eine drehmoment- feste Wellenverbindung verbunden sind. Die Wellenverbindung wird dadurch realisiert, dass die Wellenpartner jeweils eine stirnseitige Verzahnung, also eine Stirnverzahnung aufweisen, die formschlüssig und gegeneinander selbstzentrierend ineinander greifen. Beispielsweise sind die Stirnverzahnungen jeweils durch sternförmig angeordnete Rillen gebildet.
Zur axialen Fixierung der Wellenpartner zueinander weist die Wellenverbindung eine Verbindungsvorrichtung auf, welche zumindest abschnittsweise radial umlaufend, also sich in Umfangsrichtung erstreckend, ausgebildet und/oder angeordnet ist, wobei die Verbindungsvorrichtung mit radial nach innen gerichteten Klemmstegen in die beiden Wellenpartner eingreift. Insbesondere wird mit einem ersten Klemmsteg in den ersten Wellenpartner und mit einem zweiten Klemmsteg in den zweiten Wellenpartner eingegriffen. Ein großer Vorteil der Verbindungsvorrichtung liegt darin, dass der axial erforderliche Bauraum für die Montage der Übertragungsvorrichtung erheblich reduziert ist, was zu großen Vorteilen bei der Fahrzeugmontage oder auch im Servicefall führt. Der verminderte axial erforderliche Bauraum wird dadurch erreicht, dass für die Axialfixierung keine länglichen Befestigungsschrauben mehr erforderlich sind, sondern eine von radial außen einzulegende Verriegelungsvorrichtung vorgesehen ist. Zudem muss bei einer konstruktiven Auslegung eines Befestigungsflansches an dem ersten bzw. zweiten Wellenpartner nur noch die radiale Verzahnungslänge für das zu übertragende Moment be- rücksichtigt werden, eine Mindestflanschhöhe für die Verwendung von Befestigungsschrauben ist nicht mehr erforderlich, was wieder zu Bauraum-, Material- und/oder Gewichtersparnis führen kann.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Klemmstege in axialer Rich- tung parallel und/oder gegenüberliegend zueinander angeordnet. Insbesondere können die Klemmstege auch in Umlaufrichtung zueinander versetzt positioniert sein. Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Klemmstege sich in Umlaufrichtung bzw. azimutale Richtung erstrecken.
Bei einer möglichen Ausführungsalternative ist die Verbindungsvorrichtung als eine Vielzahl von Einzelklammern ausgebildet, die über den Umfang insbesondere regelmäßig verteilt sind. Bei einer anderen Ausführungsalternative ist die Verbindungsvorrichtung als ein umlaufender Klemmring realisiert. Bei beiden genannten Alternativen kann die Verbindungsvorrichtung verschnappt oder geklipst oder alternativ durch Umbördeln befestigt werden.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die Radlagereinheit einen Wälznietbund oder einen Bördelbund auf, welcher zur axialen Vorspannung eines Wälzlagers der Radlagereinheit vorgesehen ist, wobei auf der freien Stirnseite des Wälznietbunds bzw. des Bördelbunds die Stirneverzah- nung, vorzugsweise durch Schmieden, insbesondere durch Taumelschmieden eingeformt ist. Bevorzugt ist die flächige Erstreckung der Stirnverzahnung senkrecht zur axialen Erstreckung der Übertragungsvorrichtung angeordnet, bei besonderen Aus- führungsformen kann sich die Stirnverzahnung auch kegelförmig erstrecken.
Bei einer weiteren bevorzugten Ausführungsform weist das Gleichlauffestgelenk einen flanschartigen Abschnitt auf, auf dessen freier Stirnseite die Stirnverzahnung angeordnet ist.
Bei einer bevorzugten Umsetzung der Erfindung ist der zweite Wellenpartner als Radlagereinheit und/oder Seitenwelle ausgebildet. Dies bedeutet insbesondere, dass in der Übertragungsvorrichtung zwei der genannten Wellenverbindungen realisiert sein können. Bei einer besonders praktischen Ausführung wird durch die Verbindungsvorrichtung bzw. die Verbindungsvorrichtungen ein Faltenbalg insbesondere abdichtend gehalten, welcher zum Schutz des Gleich- lauffestgelenkes vorgesehen ist.
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung des Gleichlauffestgelenks bzw. der Übertragungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche bzw. wie zuvor beschrieben, wobei in einem ersten Schritt die Ausgleichskörper und der Innengelenkkörper in dem Außengelenk- körper montiert werden und in einem nächsten Schritt die Mitnahmeflügel eingesetzt und befestigt werden. Die Befestigung ist vorzugsweise zerstörungsfrei unlösbar ausgebildet und erfolgt insbesondere über Verstemmen. Alternativ sind andere Befestigungsarten, wie z. B. Schweißen, insbesondere Laser- strahlschweißen möglich.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Weitere Merkmale, Vorteile und Wirkungen der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie den beigefügten Figuren. Dabei zeigen: Figur 1 in einer schematischen Schnittdarstellung längs der axialen
Erstreckung eine Übertragungsvorrichtung mit einem Gleichlauffestgelenk als ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung;
Figur 2 ein Schnitt entlang der Schnittlinie I - I in Figur 1 in schemati- scher Darstellung;
Figur 3 ein Schnitt entlang der Schnittlinie D - D in Figur 2 in schemati- scher Darstellung;
Figur 4 ein Schnitt entlang der Schnittlinie B - B in Figur 3 in schemati- scher Darstellung;
Figur 5 ein Schnitt entlang der Schnittlinie C - C in Figur 2 in schemati- scher Darstellung;
Figur 6 eine Ausschnittsvergrößerung des Mitnahmeflügels in halbgeschnittener schematischer Darstellung.
Einander entsprechende Größen oder Teile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen oder entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Detaillierte Beschreibung der Zeichnungen
Die Figur 1 zeigt in einer schematischen Schnittdarstellung in einer Schnittebene parallel zur axialen Erstreckung eine Übertragungsvorrichtung 1 , welche ein Drehmoment bzw. eine Drehbewegung von einer in Figur 1 rechts angeordneten Seitenwelle 2 auf ein in der Figur 1 links anzuordnendes und nicht dargestelltes angetriebenes Rad überträgt. Die Übertragungsvorrichtung 1 um- fasst grob unterteilt von rechts nach links drei Bereiche: Der erste Bereich betrifft die Seitenwelle 2, an die sich ein Gleichlauffestgelenk 3 anschließt und welches die Seitenwelle 2 mit einer Radlagereinheit 4 drehmomentfest verbindet. Die Seitenwelle 2 ist in dem vorliegenden Beispiel als Hohlwelle ausgebildet, welche beispielsweise über ein Differenzial angetrieben wird und damit eine Antriebswelle bildet.
Die Radlagereinheit 4 weist in diesem Fall ein zweireihiges Schrägkugellager 5 auf, welches einen mittig geteilten Innenring aufweist, der auf einen Grundkörper der Radlagereinheit 4 aufgepresst ist. Alternativ hierzu können auch Radlagereinheiten anderer Ausführung zum Einsatz kommen. Auf der radäußeren Seite der Radlagereinheit 4 weist diese azimutal verteilte Durchgangsbohrungen 6 auf, welche ausgebildet sind, um Schrauben oder Bolzen zur Befestigung einer Bremsscheibe oder eines Rades aufzunehmen (beides nicht dargestellt).
Durch die Seitenwelle 2 ist eine erste koaxial verlaufende Wellenachse 7 und durch die Radlagereinheit 4 eine zweite, koaxial zu der Radlagereinheit 4 verlaufende Wellenachse 8 definiert. Während in dem in Figur 1 dargestellten Zustand Wellenachse 7 und Wellenachse 8 zusammenfallen, stehen im Betrieb diese beiden Wellenachsen 7, 8 - insbesondere aufgrund von Lenkbewe- gungen und dergleichen - oftmals winklig zueinander, wobei sich diese im Schwenkpunkt oder Drehpunkt S treffen. Damit eine gleichmäßige Drehmomentübertragung von Seitenwelle 2 auf Radlagereinheit 4 sichergestellt ist, ist das Gleichlauffestgelenk 3 zwischen diesen zwischengeschaltet.
Das Gleichlauffestgelenk 3 weist einen Außengelenkkörper 9, welcher - wie nachfolgend noch dargelegt wird - mit der Radlagereinheit 4 drehfest verbunden ist und einen Innengelenkkörper 10 auf, welcher - wie ebenfalls nachfolgend noch erläutert wird - mit der Seitenwelle 2 drehfest verbunden ist, wobei Außengelenkkörper 9 und Innengelenkkörper 10 zueinander in dem Schwenk- punkt S zueinander schwenkbar gelagert angeordnet sind.
Zur Erläuterung des Aufbaus des Gleichlauffestgelenks 3 wird auf die Figur 2 verwiesen, welche eine Schnittdarstellung des Gleichlauffestgelenks 3 oder eines bauähnlichen Gleichlauffestgelenks 3 entlang der Schnittlinie I - I in Figur 1 zeigt, wobei Teile der Übertragungsvorrichtung 1 zeichnerisch unterdrückt wurden.
In der Schnittdarstellung in Figur 2 ist mittig der Innengelenkkörper 10 zu erkennen, welcher von außen durch den Außengelenkkörper 9 umschlossen und aufgenommen ist. Der Innengelenkkörper 10 weist insgesamt sechs, paarweise diametral angeordnete und radial nach außen weisende Mitnehmerflügel 11 auf, welche mit dem Innengelenkkörper 10 fest, starr und/oder unlösbar ver- bunden sind oder sogar ein Teil bilden können.
Zur Ermöglichung der Schwenkbewegung zwischen Außengelenkkörper 9 und Innengelenkkörper 10 weisen die Mitnehmerflügel 11 jeweils radial außenseitig eine erste Gleitfläche 12 auf. Der Innengelenkkörper 10 weist für den gleichen Zweck jeweils zwischen den Mitnehmerflügeln 11 angeordnete zweite Gleitflächen 13 auf. Die Gleitflächen 12 und 13 erstrecken sich in axialer Richtung des Gleichlauffestgelenks 3 und sind vorzugsweise kugelig geformt mit einem Radius, der dem Abstand zwischen der jeweiligen Gleitfläche und dem Schwenkpunkt S entspricht.
Der Außengelenkkörper 9 weist komplementär dazu gekrümmte erste Gegen- gleitflächen 14, welche mit den ersten Gleitflächen 12 zusammenwirken sowie zweite Gegengleitflächen 15 auf, die komplementär zu den zweiten Gleitflächen 13 ausgebildet sind und mit diesen zusammenwirken.
Zur Umfangskraftübertragung, also zur Übertragung einer Kraft in Umfangsrich- tung insbesondere zur Übertragung einer Drehbewegung oder eines Drehmoments, sind jeweils beidseitig zu den Mitnehmerflügeln 11 Ausgleichskörper in Form von Kugelsegmenten 16 angeordnet, wobei sich die flache Körperseite der Kugelsegmente 16 beidseitig an die Mitnehmerflügel 11 anschmiegt. Die kugelige Seite der Kugelsegmente 16 ist bevorzugt teilkugelförmig und weist im Querschnitt einen Radius auf, dessen Mittelpunkt im eingebauten Zustand der Kugelsegmente 16 in der Mitte der Mitnehmerflügel 11 angeordnet ist. Zur Aufnahme der Kugelsegmente 16 weist der Außengelenkkörper 9 eine entsprechende Anzahl von Taschen 17 auf, welche eine halbkugelförmige Innenoberfläche zeigen, die komplementär zu der kugeligen Seite der Kugelsegmen- te 16 ausgebildet ist. Um den Einbau der Kugelsegmente 16 bzw. der Mitnehmerflügel 11 zu ermöglichen und den Kugelsegmenten 16 ausreichend Bewegungsfreiraum zu geben, weist der Innengelenkkörper 10 im Fußbereich der Mitnehmerflügel 11 beidseitig entsprechend angepasste Aussparungen 18 auf.
Bei einer Rotation wird die Drehbewegung von dem Innengelenkkörper 10 auf die Mitnehmerflügel 11 übertragen, welche die Kraft dann auf die flache Körperseite der Kugelsegmente 16 aufbringen. Diese Kugelsegmente 16 wirken dann als drehmomentübertragende Elemente und schieben den Außengelenkkörper 9 in Umlaufrichtung an, so dass eine Drehbewegung oder ein Drehmo- ment übertragen wird. In Umfangshchtung betrachtet, liegt jedes Kugelsegment 16 in der einen Richtung ausschließlich an einem Mitnehmerflügel 11 und in der anderen Richtung ausschließlich an einer Tasche 17 des Außengelenkkör- pers 9 an. Die Kraftübertragung verläuft somit im Wesentlichen tangential zu einem Teilkreis und nicht gekreuzt dazu, wie es aus dem Stand der Technik bekannt ist.
Die Figur 3 zeigt eine schematische Schnitt-/Draufsichtdarstellung entlang der Schnittlinie D - D in Figur 2. In dem oberen Bereich sind nochmals die zusammenwirkenden zweiten Gleitflächen bzw. Gegengleitflächen 13 bzw. 15 zu er- kennen, welche in dieser Schnittebene eine Krümmung aufweisen mit einem Radius, der dem Abstand der Gleitflächen von dem Schwenkpunkt S entspricht.
In dem unteren Bereich ist eine Draufsicht auf einen der Mitnehmerflügel 11 dargestellt, welcher an der freien Seite die erste Gleitfläche 12 aufweist, die mit der ersten Gegengleitfläche 14 des Außengelenkkörpers 9 zusammenwirkt. Der Doppelpfeil 19 zeigt nochmals eine mögliche Schwenkrichtung bezüglich des Schwenkpunkts S. Wie sich ebenfalls aus der Darstellung ergibt, weist der Mitnehmerflügel 11 eine kuchensegmentartige Form mit gekürzter Spitze auf. Statt der Spitze ist der Mitnehmerflügel in den Innengelenkkörper 10 eingeschoben und mittels einer Verstemmung 20 befestigt.
Die Figur 4 zeigt den Schnitt B - B in der Figur 3 als eine Detaildarstellung, wobei zu erkennen ist, dass jeweils ein Kugelsegment 16 auf jeder Seite des Mitnehmerflügels 11 angeordnet ist und mit der flachen Körperseite an dem Mitnehmerflügel 11 anliegt und mit der gekrümmten Seite in einer Tasche 17 des Außengelenkkörpers 9 drehbar oder mit Spiel gelagert ist.
Zur weiteren Illustration ist die Figur 5 beigefügt, welche einen Schnitt entlang der Schnittlinie C - C in Figur 2 zeigt, wobei noch einmal zu erkennen ist, dass die erste Gleitfläche 12 des Mitnehmerflügels 11 mit der ersten Gegengleitflä- che 14 des Außengelenkkörpers 9 schwenkbar zusammenwirkt.
Die Figur 6 zeigt eine Ausschnittvergrößerung einer Draufsicht auf einem Mitnehmerflügel 11.
Nachfolgend wird nochmals auf die Figur 1 Bezug genommen, um die Verbin- düng zwischen dem Gleichlauffestgelenk 3 und der Seitenwelle 2 bzw. der Radlagereinheit 4 zu erläutern.
Zur Umsetzung einer drehfesten Wellenverbindung zwischen der Seitenwelle 2 und dem Gleichlauffestgelenk 3 weist die Seitenwelle 2 endseitig einen Flansch 21 auf, welcher stirnseitig eine Stirnverzahnung 22a zeigt, welche in den Flansch 21 beispielsweise, z.B. durch Schmieden, insbesondere Taumelschmieden, eingeformt ist. Komplementär dazu ausgebildet zeigt der Innengelenkkörper 10, an der der Seitenwelle 2 zugewandten Endseite, ebenfalls einen Flansch 23, welcher den gleichen Durchmesser wie der Flansch 21 aufweist und eine Stirnverzahnung 22b trägt. Die Stirnverzahnung 22 a und b sind zueinander komplementär ausgebildet, so dass diese ineinander greifen und zudem selbstzentrierend realisiert sind. Zur axialen Fixierung von Seitenwelle 2 und Gleichlauffestgelenk 3 ist ein Klemmring 24 vorgesehen, welcher radial umlaufend zu der Wellenachse 7 angeordnet ist und im Querschnitt radial von außen die Flansche 21 und 23 u- förmig umgreift. Zur Sicherung des Klemmrings 24 weist dieser an den freien Schenkeln des Us einen abgewinkelten Endabschnitt auf, der in eine entsprechende Hinterschneidung der Flansche 21 bzw. 23 eingreift. Der Klemmring 24 wird beispielsweise durch Umbördeln montiert. Alternativ hierzu können eine Vielzahl von Einzelklammern eingesetzt werden, die ebenfalls radial von außen aufgesetzt werden und eine schnappende oder klipsende Verbindung ermögli- chen.
Ähnlich wie die Wellenverbindung zwischen Seitenwelle 2 und Gleich I auffest- gelenk 3 ist auch die Wellenverbindung zwischen Gleichlauffestgelenk 3 und Radlagereinheit 4 ausgebildet. Hier zeigt der Außengelenkkörper 9 eine Stirn- Verzahnung 25a mit einem Innen- und Außendurchmesser der jeweils größer ist als der entsprechende Durchmesser der Stirnverzahnungen 22a, b der soeben beschriebenen Wellenverbindung.
Die Radlagereinheit 4 trägt eine komplementär dazu ausgebildete Stirnverzah- nung 25 b, welche in den Wälznietbund bzw. den Bördelbund 26 vorzugsweise umformtechnisch eingebracht ist. Die Verwendung des Wälznietbundes 26 als Träger für die Stirnverzahnung 25b bietet sich an, da dieser bereits durch einen Umformvorgang gebildet wird: Nach der Montage des Kreuzrollenwälzlagers 5 ist es notwendig, einen zuvor zylindrisch ausgebildeten Endabschnitt des Grundkörpers der Radlagereinheit 4 umzuformen, so dass der Wälznietbund 26 entsteht, um auf diese Weise das Kreuzrollenwälzlager 5 in axialer Richtung vorzuspannen. Bevorzugt im Rahmen dieses oder eines weitren umformtechnischen Vorganges wird auch die Stirnverzahnung 25 b, z. B. durch Schmieden, insbesondere Taumelschmieden, eingebracht.
Die axiale Verriegelung zwischen Gleichlauffestgelenk 3 und Radlagereinheit 4 erfolgt in analoger Weise mit einem Klemmring 27 oder einer Vielzahl von Klemmstücken wie bei der zuvor beschriebenen Wellenverbindung. Bei einer alternativen Ausführungsform des Ausführungsbeispiels wird ein Faltenbalg 28, welcher zum Schutz des Gleichlauffestgelenks 3 vorgesehen ist, beidseitig jeweils mit dem Klemmring 24 bzw. dem Klemmring 27 abdichtend festgelegt.
Bezugszeichenliste
1 Ubertragungsvorrichtung
2 Seitenwelle
3 Gleichlauffestgelenk
4 Radlagereinheit
5 Kreuzrollenwälzlager
6 Durchgangsbohrungen
7 erste Wellenachse
8 zweite Wellenachse
9 Außengelenkkörper
10 Innengelenkkörper
11 Mitnehmerflügel
12 Gleitfläche
13 zweite Gleitfläche
14 erste Gegengleitfläche
15 zweite Gegengleitfläche
16 Kugelsegment
17 Tasche
18 Aussparungen
19 Doppelpfeil
20 Verstemmung
21 Flansch
22 a und b Stirnverzahnung
23 Flansch
24 Klemmring
25 a und b Stirnverzahnung
26 Bördelbund, Wälznietbund
27 Klemmring
28 Faltenbalg

Claims

Patentansprüche
1. Gleichlauffestgelenk (3) für eine Welle (7,8) mit einem Außengelenk- körper (9) und mit einem Innengelenkkörper (10), welcher von dem Außengelenkkörper (9) aufgenommen und in dem Außengelenkkörper
(9) schwenkbar gelagert ist, und mit einer Mehrzahl von Ausgleichskörpern (16), die zur Umfangskraftübertragung zwischen dem Innengelenkkörper (10) und dem Außengelenkkörper (9) zwischengeschaltet sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskörper (16) ent- lang der Umfangsrichtung jeweils in der einen Richtung ausschließlich an dem Außengelenkkörper (9) und in der Gegenrichtung ausschließlich an radial abstehende Mitnahmeflächen (11 ) des Innengelenkkör- pers (10) in Anlage kommen und/oder kommen können.
2. Gleichlauffestgelenk (3) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichskörper (16) als halbkugelartige Körper ausgebildet sind, die sich mit ihrer flachen Körperseite an den radial abstehenden Mitnahmeflächen des Innengelenkkörpers abstützen.
3. Gleichlauffestgelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die flache Körperseite der halbkugelartigen Körper (16) eine konvexartige oder konkavartige Bewegungsfläche aufweist.
4. Gleichlauffestgelenk (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innengelenkkörper (10) radial abstehende Mitnahmeflügel (11 ) aufweist, die die radial abstehenden Mitnahmeflächen tragen.
5. Gleichlauffestgelenk (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeflächen jeweils eine konvexartige oder konkavartige Gegenbewegungsfläche aufweisen.
6. Gleichlauffestgelenk (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außengelenkkörper (10) Taschen (17) zur Aufnahme der Ausgleichskörper (16) aufweist.
7. Gleichlauffestgelenk (3) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Taschen jeweils eine kugelsegmentförmig und/oder - artig ausgebildete Taschenbewegungsfläche aufweist, an der sich jeweils die halbkugelartige Körperseite der Ausgleichskörper (16) abstützt.
8. Gleichlauffestgelenk (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Spiel und/oder die Form der Bewegungsflächen zwischen Außengelenkkörper (9) und Ausgleichskörper (16) sowie Ausgleichskörper (16) und Mitnahmeflächen bzw. - flügel (11 ) so abgestimmt ist, dass im Betrieb eine Taumelbewegung der Ausgleichskörper (16) zu einem elastohydrodynamischen und/oder hydrodynamischen Schmierfilm zwischen den Bewegungsflächen führt.
9. Gleichlauffestgelenk (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bewegungsflächen eine rei- bungsmindernde Beschichtung und/oder Oberflächenbehandlung aufweisen.
10. Gleichlauffestgelenk (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeflügel (11 ) radial außen- seitig jeweils eine radial ausgerichtete und in axialer Erstreckung bogen- oder kreisförmig gekrümmte Außengleitfläche (12) aufweist, die bei einer Verschwenkung von Außengelenkkörper (9) relativ zu dem Innengelenkkörper (10) mit axial ausgerichteten ersten Gegengleitflä- chen (14) des Außengelenkkörpers (9) zusammenwirken.
11. Gleichlauffestgelenk (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innengelenkkörper (9) radial außenseitig zwischen den Mitnahmeflügels (11 ) jeweils eine radial aus- gerichtete und in axialer Erstreckung kreisförmig gekrümmte Innen- gleitfläche (13) aufweist, die bei einer Verschwenkung von Außenge- lenkkörper (10) relativ zu dem Innengelenkkörper (9) mit axial ausgerichteten zweiten Gegengleitflächen (15) des Außengelenkkörpers (10) zusammenwirken.
12. Gleichlauffestgelenk (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außengelenkkörper (10) Scheiben- oder flanschartig ausgebildet ist.
13. Gleichlauffestgelenk (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mitnahmeflügel (11 ) in dem Innengelenkkörper (9) verstemmt sind.
14. Übertragungsvorrichtung (1 ) mit einem Gleichlauffestgelenk (3) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welcher einen ersten Wellenpartner bildet, und mit einem zweiten Wellenpartner (2; 4), wobei die Wellenpartner über eine drehmomentfeste Wellenverbindung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Wellenpartner (3, 2; 4) jeweils eine Stirnverzahnung (22a, b; 25a, b) aufweisen, die formschlüssig und selbstzentrierend ineinander greifen, und die Wellenverbindung eine Verbindungsvorrichtung (24, 27) aufweist, die die Wellenpartner in axialer Richtung zueinander fixiert und zumindest abschnittsweise radial umlaufend ausgebildet und/oder angeordnet ist, wobei die Verbindungsvorrichtung mit radial nach innen gerichteten
Klemmstegen in die beiden Wellenpartner (3, 2; 4) eingreift.
15. Übertragungsvorrichtung (1 ) nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmstege in axialer Richtung parallel und/oder gegenüberliegend zueinander angeordnet sind.
16. Übertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der Ansprüche 14 der 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Klemmstege sich in Umlaufrich- tung erstrecken.
17. Übertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung als eine Vielzahl von Einzelklammern ausgebildet ist.
18. Übertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprü- che 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindungsvorrichtung als ein umlaufender Klemmring (24, 27) ausgebildet ist.
19. Übertragungsvorrichtung (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wellenpart- ner als Radlagereinheit (4) und/oder Seitenwelle (2) ausgebildet ist.
20. Verfahren zur Herstellung des Gleichlauffestgelenks (1 ) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in einem ersten Schritt die Ausgleichskörper (16) und der Innengelenk- körper (9) in dem Außengelenkkörper (10) montiert werden und in einem nächsten Schritt die Mitnahmeflügel eingesetzt und befestigt werden.
PCT/EP2008/051845 2007-03-02 2008-02-15 Gleichlauffestgelenk, übertragungsvorrichtung mit dem gleichlauffestgelenk sowie verfahren zur herstellung des gleichlauffestgelenks WO2008107288A1 (de)

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DE102010003933A1 (de) 2010-04-13 2011-10-13 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Radlagereinheit eines angetriebenen Fahrzeug-Rades

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