WO2009000827A1 - Homokinetisches wellengelenk - Google Patents

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WO2009000827A1
WO2009000827A1 PCT/EP2008/058001 EP2008058001W WO2009000827A1 WO 2009000827 A1 WO2009000827 A1 WO 2009000827A1 EP 2008058001 W EP2008058001 W EP 2008058001W WO 2009000827 A1 WO2009000827 A1 WO 2009000827A1
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WO
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shaft
joint
homokinetic
ball
double
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PCT/EP2008/058001
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Inventor
Manfred Heintschel
Original Assignee
Zf Lenksysteme Gmbh
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Publication date
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    • F16D2003/22326—Attachments to the outer joint member, i.e. attachments to the exterior of the outer joint member or to the shaft of the outer joint member

Definitions

  • the present invention relates to a homokinetic shaft joint for the torque-locking operative connection of a first shaft with a second shaft, wherein the two shafts are arranged at an angle to each other.
  • DE 10 2005 022 474 A1 describes a steering shaft for the torque-locking operative connection of a steering wheel with a steered wheel with an angular course of shaft parts of the steering shaft.
  • the universal joint is designed as a homokinetic double universal joint with centering disc.
  • a further disadvantage results from the fact that a drive or steering line constructed from double-jointed joints only allows a flexion angle of a maximum of 40 °. These solutions must have coupled waves to work without rotational irregularities. Nevertheless, these solutions often already have a big backlash of 40 minutes. If the bending angle of such constructions is increased further, torsional backlashes of up to 65 minutes result due to the necessary moving parts. If the number of moving parts is reduced and if only a fixed angle between the shafts is allowed, the backlashes can be reduced again at the expense of flexibility.
  • ball constant velocity joints for example from DE 11 2004 002 719 T5
  • Such ball joint joints each have an outer ring having a plurality of curved ball grooves in the inner periphery, an inner ring having a plurality of curved ball grooves in the outer periphery, balls received between the ball grooves of the outer ring and the ball grooves of the inner ring, and a cage to hold the balls.
  • the ball groove center of the outer ring is located on the opening side of the outer ring with respect to the center of the inner spherical surface of the outer ring.
  • the ball groove center of the inner ring is located at the innermost side of the outer ring in With respect to the center of the outer spherical surface of the inner ring., Wherein the ball groove center are offset axially by an equal amount in opposite directions from each other.
  • the ball treads defined by the ball grooves of the outer and inner rings are in the form of a wedge gradually tapering or widening from one axial direction of the hinge to the other.
  • such ball-and-cage joints only allow maximum deflection angles up to approximately 48 °. This may be too low in applications, especially for split steering shafts in the commercial vehicle sector.
  • a homokinetic shaft joint for the torque-locking operative connection of a first shaft to a second shaft, wherein the two shafts are arranged at an angle to each other, characterized in that the shaft joint is designed as a double ball constant velocity joint.
  • the housing may be constructed, for example, similar to a cylindrical pipe piece, in which at both ends in each case outer rings are incorporated with attached in the inner circumference curved ball grooves.
  • the cylindrical housing can also be constructed in two parts. Alternatively, two hemispherical shell halves can be machined flat on their closed sides and then positively connected together.
  • a further advantageous embodiment of the homokinetic wave joint according to the invention provides that the housing is arranged rotatably mounted. Due to the rotatable but axially fixed bearing the vibration excitation can be reduced by vehicle vibrations, especially for long steering shafts. In addition, here the so-called third degree of freedom of the joint is prevented, which leads to uncontrolled evasive movements of the joint under torque.
  • Yet another advantageous embodiment of the fiction, contemporary homokinetic shaft joint provides that in the housing two spherical plates are provided, whose concave sides are arranged opposite one another.
  • the spherical plates which can be made of hardened material, are the completion of the ball track and prevent the escape of lubricant. In addition, they can serve as a support, for example for ball and spring systems.
  • a further advantageous embodiment of the homokinetic shaft joint according to the invention provides that two biasing elements are provided in the double-ball constant velocity joint in order to reduce a tread clearance.
  • a biasing element while a spring-ball system may be provided on the hinge side shaft end, which is supported on the inner surface of a spherical cap. The tension prevents axial migration and thus reduces the radial tread clearance between the ball raceways and the balls that transmit the torque.
  • the double ball homokinetic joint has two housing shells, wherein the concave sides of the spherical raceways are arranged one behind the other.
  • Another advantageous embodiment of the homokinetic shaft joint according to the invention provides that two ball constant velocity joints are coaxially coupled together.
  • a particularly advantageous embodiment of the homokinetic joint according to the invention provides that the angle between the first shaft and the second shaft is> 48 °, preferably 70 ° to 90 °.
  • the solution according to the invention allows high diffraction or adjustment angles and nevertheless ensures high flexibility, i. Angular deviations due to design-related tolerances or steering wheel adjustment can be easily realized without additional effort. Thus, bending angles can be easily realized after passage of a steering linkage through a firewall of about 77 °.
  • Yet another advantageous embodiment of the fiction, contemporary homokinetic shaft joint provides that the length of the double-ball synchronous joint has 190mm to 260mm.
  • the short length is a significant advantage of the present Invention, since the limited space in the vehicle can be used without restrictions.
  • a compact, cost-effective design also results in lower delivery and storage costs.
  • a use of a constant velocity synchronous constant velocity joint according to the present invention for the torque-locking connection of a split steering shaft, in particular for motor vehicles, is provided.
  • applications in the commercial vehicle sector are conceivable in which high deflection angles of the steering axle may be required after being passed through a firewall.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a first embodiment of a double ball constant velocity joint according to the invention
  • FIG. 4 is a sectional view of a second embodiment of a fiction, contemporary double ball constant velocity joint
  • 5 is a sectional view of a third embodiment of a double ball constant velocity joint according to the invention.
  • 6 shows a schematic representation of an angled steering shaft with Doppelkugelreteretemaschinen.
  • FIG. 1 shows a sectional view of a first embodiment of a homokinetic double ball constant velocity joint 1 according to the invention for the torque-locking operative connection of a first shaft via a first shaft shaft 9 with a second shaft via a second shaft shaft 10.
  • FIG. 2 shows a sectional view along the line II-II from FIG.
  • the double-ball constant velocity joint 1 has a substantially cylindrical housing 2, each with outer ring 3 arranged on opposite outer sides and inner ring 4 corresponding thereto.
  • outer rings 3 and the inner rings 4 On the outer rings 3 and the inner rings 4, a plurality of (not shown) curved ball grooves are arranged, which receive circumferentially distributed balls 6, which are held by a cage.
  • the ball treads defined by the ball grooves of the outer rings 3 and inner rings 4 form a wedge shape.
  • the housing 2 can be constructed in two parts for ease of manufacture and assembly. Due to the short length and the corresponding rigidity of the housing 2, it is only slightly larger than a conventional ball constant velocity joint and allows like these conventional joints a backlash-free torque transmission from the first shaft to the second shaft. A Separate centering of the two shafts, as is required in double cardan joints, is not needed here.
  • two spherical plates 5 made of hardened steel are provided, whose concave sides are arranged opposite one another.
  • the spherical plates 5 represent the axial end of the ball track and prevent the escape of lubricant. In addition, they serve as a support of a ball-and-spring system 11.
  • the two ball-spring systems 11 serve as biasing elements in the double-ball joint joint 1 to reduce a tread clearance.
  • the tension prevents axial migration and thus reduces the radial tread clearance between the ball raceways and the balls 6 which transmit the torque.
  • the rubber boots 8 which are arranged at the shaft-side ends of the housing 2 and fastened by means of clips, have the shape of a bellows, in order to be able to yield to large bending angles.
  • the rubber boots 8 are primarily for protection against contamination and to prevent grease from leaking.
  • the overall length of the double-ball constant-velocity joint 1 in the present embodiment is about 190 mm and is thus built very compact despite the high diffraction angle and high flexibility.
  • Geared shaft ends can serve as shaft connection.
  • fastening eyes 12 are arranged at the free ends of the double-ball constant-velocity joint 1.
  • Figure 3 shows a partially sectioned view of an angled double ball constant velocity joint 1 of Figure 1 with housing mounting 13.
  • the diffraction angle of the double ball constant velocity joint in the present embodiment is two times 45 °, ie a total of 90 °.
  • the adjustment angle is here So doubled compared to a conventional ball constant velocity joint. Due to the rotatable but axially fixed bearing the vibration excitation can be reduced by vehicle vibrations, especially for long steering shafts.
  • FIG. 4 shows a sectional view of a second embodiment of a double-ball constant-velocity joint 1 according to the invention.
  • Two ball constant-velocity joints are coaxially coupled to one another, whereby a double-ball constant velocity joint is produced with a short overall length of less than 260 mm.
  • the present embodiment has a connection stub 14 at the left end and a fastening eye 12 at the right end.
  • the torque-fixed connection of the two individual ball joint joints via a toothed shaft 15 which is positively connected with a corresponding hollow shaft.
  • FIG. 5 The sectional view of a third embodiment of a double-ball constant velocity joint according to the invention shown in Figure 5 differs from the second embodiment shown in Figure 4 only in that fastening eyes 12 are provided at both ends.
  • Figure 6 shows a schematic representation of an angled steering shaft with double ball constant velocity joint.
  • a steering wheel 18 is connected to a first shaft 16.
  • the obliquely extending first shaft 16 is to be continued in a quasi-perpendicularly extending second shaft 17, which leads to the handlebar 19 and the wheels 20 connected thereto.
  • a double ball constant velocity joint 1 according to the invention is used.
  • the present invention is not limited in its execution to the above-mentioned, preferred embodiment. Rather, a number of variants is conceivable, which makes use of the illustrated solution even with fundamentally different types of use.
  • variants for connection to telescopic shafts, steering columns, steering gear or other components in the steering or powertrain may be provided.
  • a shaft with external teeth for direct connection by pressing into a pipe or a pipe section may be provided according to the invention.

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Abstract

Ein homokinetisches Wellengelenk zur drehmomentschlüssigen Wirkverbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle, wobei die beiden Wellen in einem Winkel zueinander angeordnet sind, ist dadurch gekennzeichnet, dass das Wellengelenk als Doppelkugelgleichlaufgelenk (1) ausgebildet ist. Hierdurch wird ein homokinetisches Wellengelenk zur drehmomentschlüssigen Wirkverbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle zur Verfügung gestellt, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und ohne Drehungleichförmigkeiten hohe Momente spielarm auch bei großen Beuge- bzw. Verstellwinkeln übertragen kann.

Description

Homokinetisches Wellengelenk
Die vorliegende Erfindung betrifft ein homokinetisches Wellengelenk zur drehmomentschlüssigen Wirkverbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle, wobei die beiden Wellen in einem Winkel zueinander angeordnet sind.
Aus dem Stand der Technik sind eine Vielzahl von Gelenklösungen zur Übertragung von Drehmomenten in einem Lenk- bzw. Antriebs sträng bekannt. Neben Standardkreuzgelenken gibt es Doppelgelenke, bestehend aus zwei Kreuzgelenken mit oder ohne Kopplung einer Eingangswelle mit einer Ausgangswelle.
So beschreibt beispielsweise die DE 10 2005 022 474 Al eine Lenkwelle zur drehmomentschlüssigen Wirkverbindung eines Lenkrads mit einem gelenkten Rad mit winkligem Verlauf von Wellenteilen der Lenkwelle. Dabei ist das Wellengelenk als homokinetisches Doppelkreuzgelenk mit Zentrierscheibe ausgebildet.
Eine ähnliche Lösung wird in der US 6,840,864 B2 beschrieben. Allerdings wird hier ein fester Winkel zwischen den Wellen festgeschrieben, wodurch das Bauelement unflexibel für den Einsatz bei unterschiedlichen Beuge- bzw. Verstellwinkeln ist.
Einen etwas anderen Weg beschreitet die DE 42 07 218 C2, in der ein zentriertes Doppelkreuzgelenk für Lenkwellen in Kraftfahrzeugen beschrieben wird. Bei diesem Doppelkreuzgelenk sind die in dem Gelenk drehfest miteinander verbundenen Wellenenden jeweils in einem Gelenkkreuz um zwei einen rechten Winkel miteinander und mit der Wellenlängsachse einschließenden Gelenkachsen in einem beide Gelenkkreuze miteinander verbindenden Gehäuse mittels Lagerzapfen beweglich gelagert. Die Mittenzentrierung der beiden Wellenenden erfolgt dabei durch ein beide Wellenenden verbindendes Kugelgelenk.
Nachteil dieser bekannten Kreuzgelenk-Lösungen ist, dass mit zunehmendem Beugebzw. Verstellwinkel in der Regel auch die Verdrehspiele zunehmen. Insbesondere bei der Anwendung in einem Lenkstrang führt dies zu einem negativen Lenkgefühl, da dann die Lenkung mit Spiel behaftet ist.
Ein weiterer Nachteil ergibt sich daraus, dass ein aus Doppelkreuzgelenken aufgebauter Antriebs- oder Lenkstrang nur einen Beugewinkel von maximal 40° ermöglicht. Dabei müssen diese Lösungen gekoppelte Wellen haben, um ohne Drehungleichförmigkeiten zu arbeiten. Dennoch haben diese Lösungen oft bereits ein großes Verdrehspiel von 40 Minuten. Vergrößert man den Beugewinkel solcher Konstruktionen weiter, so ergeben sich aufgrund der notwendigen beweglichen Teile Verdrehspiele von bis zu 65 Minuten. Wird die Anzahl der beweglichen Teile reduziert und lässt man nur einen festen Winkel zwischen den Wellen zu, dann lassen sich die Verdrehspiele wieder auf Kosten der Flexibilität reduzieren.
Zwar sind aus dem Stand der Technik auch Kugelgleichlaufgelenke, beispielsweise aus der DE 11 2004 002 719 T5, bekannt, die ohne Drehungleichförmigkeiten hohe Momente Spielarm übertragen können. Derartige Kugelgleichlaufgelenke weisen jeweils einen Außenring auf, der im Innenumfang eine Vielzahl von gekrümmten Kugelrillen besitzt, einen Innenring, der im Außenumfang eine Vielzahl von gekrümmten Kugelrillen besitzt, Kugeln, die zwischen den Kugelrillen des Außenrings und den Kugelrillen des Innenrings aufgenommen sind, und einen Käfig zum Halten der Kugeln. Die Kugelrillenmitte des Außenrings befindet sich an der sich öffnenden Seite des Außenrings in Bezug auf die Mitte der inneren Kugelfläche des Außenrings. Die Kugelrillenmitte des Innenrings befindet sich an der innersten Seite des Außenrings in Bezug auf die Mitte der äußeren Kugelfläche des Innenrings., wobei die Kugelrillenmitte axial um einen gleichen Betrag in entgegengesetzten Richtungen voneinander versetzt sind. Somit liegen die Kugellaufflächen, die von den Kugelrillen der Außen- und Innenringe definiert werden, in Form eines Keils vor, der sich von einer axialen Richtung des Gelenks zur anderen allmählich verjüngt oder erweitert. Allerdings ermöglichen derartige Kugelgleichlaufgelenke lediglich maximale Beugewinkel bis ca. 48°. Dies kann bei Anwendungen, insbesondere für geteilte Lenkwellen im Nutzkraftfahrzeugbereich, zu gering sein.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein homokinetisches Wellengelenk zur drehmomentschlüssigen Wirkverbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle zur Verfügung zu stellen, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und ohne Drehungleichförmigkeiten hohe Momente spielarm auch bei großen Beuge- bzw. Verstellwinkeln übertragen kann.
Diese Aufgabe wird durch ein homokinetisches Wellengelenk zur drehmomentschlüssigen Wirkverbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen und Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Erfindungsgemäß ist ein homokinetisches Wellengelenk zur drehmomentschlüssigen Wirkverbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle, wobei die beiden Wellen in einem Winkel zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellengelenk als Doppelkugelgleichlaufgelenk ausgebildet ist.
Hierdurch wird ein homokinetisches Wellengelenk zur drehmomentschlüssigen Wirkverbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle zur Verfügung gestellt, welches die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und ohne - A -
Drehungleichföraiigkeiten hohe Momente spielarm auch bei großen Beuge- bzw. Verstell winkeln übertragen kann.
Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen homokinetischen Wellengelenks sieht vor, dass das Doppelkugelgleichlaufgelenk in einem gemeinsamen Gehäuse aufgenommen ist. Dabei kann das Gehäuse beispielsweise ähnlich einem zylindrischen Rohrstück aufgebaut sein, in das an beiden Enden jeweils Außenringe mit im Innenumfang angebrachten gekrümmten Kugelrillen eingearbeitet sind. Das zylindrische Gehäuse kann dabei auch zweiteilig aufgebaut sein. Alternativ können zwei halbkugelförmige Gehäusehälften an ihren geschlossenen Seiten plan bearbeitet werden und dann miteinander kraftschlüssig verbunden werden. Durch die Verwendung eines Gemeinsamen Gehäuses erhält man eine serientaugliche Lösung, die sehr viele Gleichteile aufweist und damit einfach und kostengünstig realisiert werden kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen homokinetischen Wellengelenks sieht vor, dass das Gehäuse drehbar gelagert angeordnet ist. Durch die drehbare aber axial fixierte Lagerung lassen sich insbesondere bei langen Lenkwellen die Schwingungsanregung durch Fahrzeugvibrationen verringern. Außerdem wird hier der so genannte dritte Freiheitsgrad des Gelenks verhindert, der zu unkontrollierten Ausweichbewegungen des Gelenks unter Drehmoment führt.
Noch eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungs gemäßen homokinetischen Wellengelenks sieht vor, dass in dem Gehäuse zwei sphärische Platten vorgesehen sind, deren konkave Seiten gegenüberliegend angeordnet sind. Die sphärischen Platten, die aus gehärtetem Material hergestellt sein können, stellen den Abschluss der Kugellaufbahn dar und verhindern den Austritt von Schmiermittel. Außerdem können sie als Abstützung, beispielsweise für Kugel-Feder-Systeme dienen. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen homokinetischen Wellengelenks sieht vor, dass zwei Vorspannelemente im Doppelkugelgleichlaufgelenk vorgesehen sind, um ein Laufflächenspiel zu reduzieren. Als Vorspannelement kann dabei ein Feder-Kugel-System am gelenkseitigen Wellenende vorgesehen sein, welches sich an der Innenfläche einer Kugelkalotte abstützt. Durch die Verspannung wird ein axiales Wandern verhindert und damit das radiale Laufflächenspiel zwischen den Kugellaufflächen und den Kugeln, die das Drehmoment übertragen reduziert.
Noch eine weitere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungs gemäßen homokinetischen Wellengelenks sieht vor, dass das Doppelkugel gleichlaufgelenk zwei Gehäuseschalen aufweist, wobei die konkaven Seiten der sphärischen Laufbahnen hintereinander angeordnet sind.
Eine andere vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen homokinetischen Wellengelenks sieht vor, dass zwei Kugelgleichlaufgelenke koaxial miteinander gekoppelt sind.
Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform des erfindungsgemäßen homokinetischen Wellengelenks sieht vor, dass der Winkel zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle >48°, vorzugsweise 70°bis 90°, beträgt. Die erfindungsgemäße Lösung ermöglicht hohe Beugungs- bzw. Verstellwinkel und gewährleistet dennoch hohe Flexibilität, d.h. Winkelabweichungen durch Bauartbedingte Toleranzen oder durch Lenkradverstellung können einfach ohne Mehraufwand realisiert werden. So lassen sich Beugewinkel nach Durchgang eines Lenkgestänges durch eine Firewall von etwa 77° einfach realisieren.
Noch eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungs gemäßen homokinetischen Wellengelenks sieht vor, dass die Baulänge des Doppelkugelgleichlauf gelenks 190mm bis 260mm aufweist. Die geringe Baulänge ist ein wesentlicher Vorteil der vorliegenden Erfindung, da hier der begrenzte Raum im Fahrzeug ohne Einschränkungen genutzt werden kann. Eine kompakte kostengünstige Bauweise schlägt sich auch auf geringere Liefer- und Lagerkosten nieder.
Erfindungsgemäß ist eine Verwendung eines homokinetischen Wellengleichlaufgelenks gemäß der vorliegenden Erfindung zur drehmomentschlüssigen Verbindung einer geteilten Lenkwelle, insbesondere für Kraftfahrzeuge, vorgesehen. Hier sind insbesondere Anwendungen im Nutzfahrzeugbereich denkbar, bei denen nach der Durchführung durch eine Firewall hohe Beugewinkel der Lenkachse gefordert sein können.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachfolgend gemeinsam mit der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung anhand der Figuren näher dargestellt. Es zeigen:
Fig.1 eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Doppelkugel gleichlaufgelenks;
Fig.2 eine Schnittansicht entlang der Linie II - II aus Figur 1;
Fig.3 eine teilweise geschnittene Ansicht eines abgewinkelten
Doppelkugelgleichlaufgelenks aus Figur 1 mit Gehäuselagerung;
Fig.4 eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungs gemäßen Doppelkugel gleichlaufgelenks;
Fig.5 eine Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Doppelkugel gleichlaufgelenks; und Fig.6 eine schematische Darstellung einer abgewinkelten Lenkwelle mit Doppelkugelgleichlaufgelenk.
Bei den Figuren handelt es sich lediglich um eine jeweils schematisch beispielhafte Ausführungen der vorliegenden Erfindung. Gleiche oder ähnliche Bauteile sind mit gleichen Bezugszeichen versehen.
Figur 1 zeigt eine Schnittansicht einer ersten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen homokinetischen Doppelkugelgleichlaufgelenks 1 zur drehmomentschlüssigen Wirkverbindung einer ersten Welle über einen ersten Wellenschaft 9 mit einer zweiten Welle über einen zweiten Wellenschaft 10. Figur 2 zeigt eine Schnittansicht entlang der Linie II - II aus Figur 1.
Das Doppelkugelgleichlaufgelenk 1 weist ein im wesentlichen zylinderförmiges Gehäuse 2 mit jeweils an gegenüberliegenden Außenseiten angeordneten Außenring 3 und damit korrespondierenden Innenring 4 auf. Auf den Außenringen 3 und den Innenringen 4 sind eine Vielzahl von (nicht gezeigten) gekrümmten Kugelrillen angeordnet, welche über den Umfang verteilte Kugeln 6 aufnehmen, die von einem Käfig gehalten werden. Die Kugellaufflächen, die von den Kugelrillen der Außenringe 3 und Innenringe 4 definiert werden, bilden eine Keilform.
Das Gehäuse 2 kann dabei zur einfacheren Herstellung und Montage zweiteilig aufgebaut sein. Durch die kurze Baulänge und die entsprechende Steifigkeit des Gehäuses 2, ist es nur unwesentlich größer als ein herkömmliches Kugelgleichleichlaufgelenk und erlaubt wie diese herkömmlichen Gelenke eine spielfreie Drehmomentübertragung von der ersten Welle auf die zweite Welle. Eine gesonderte Zentrierung der beiden Wellen, wie dies bei Doppel-Kardan-Gelenken erforderlich ist, wird hier nicht benötigt.
In dem Gehäuse 2 sind zwei sphärische Platten 5 aus gehärtetem Stahl vorgesehen, deren konkave Seiten gegenüberliegend angeordnet sind. Die sphärischen Platten 5 stellen den axialen Abschluss der Kugellaufbahn dar und verhindern den Austritt von Schmiermittel. Außerdem dienen sie als Abstützung eines Kugel-Feder-Systems 11.
Die beiden Kugel-Feder-Systeme 11 dienen als Vorspannelemente im Doppelkugelgleichlauf gelenk 1, um ein Laufflächenspiel zu reduzieren. Durch die Verspannung wird ein axiales Wandern verhindert und damit das radiale Laufflächenspiel zwischen den Kugellaufflächen und den Kugeln 6, die das Drehmoment übertragen, reduziert.
Die Gummimanschetten 8, die an den wellenseitigen Enden des Gehäuses 2 angeordnet und mittels Clips befestigt sind, haben die Form eines Faltenbalgs, um auch großen Beugewinkel nachgeben zu können. Die Gummimanschetten 8 dienen primär zum Schutz vor Verschmutzung und zu verhindern, dass Schmierfett austritt.
Die Baulänge des Doppelkugelgleichlaufgelenks 1 beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel ca. 190 mm und ist damit trotz der hohen Beugungswinkel und der hohen Flexibilität sehr kompakt gebaut. Als Wellenanschluss können verzahnte Wellenenden dienen. Alternativ sind Befestigungsaugen 12 an den freien Enden des Doppelkugelgleichlaufgelenks 1 angeordnet.
Figur 3 zeigt eine teilweise geschnittene Ansicht eines abgewinkelten Doppelkugel gleichlaufgelenks 1 aus Figur 1 mit Gehäuselagerung 13. Der Beugungswinkel des Doppelkugelgleichlaufgelenks beträgt im vorliegenden Ausführungsbeispiel zwei mal 45°, also insgesamt 90°. Der Verstellwinkel wird hier also gegenüber einem herkömmlichen Kugelgleichlaufgelenk verdoppelt. Durch die drehbare aber axial fixierte Lagerung lassen sich insbesondere bei langen Lenkwellen die Schwingungsanregung durch Fahrzeugvibrationen verringern.
Figur 4 zeigt eine Schnittansicht einer zweiten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Doppelkugelgleichlaufgelenks 1. Dabei sind zwei Kugelgleichlaufgelenke koaxial miteinander gekoppelt, wodurch bei einer geringen Baulänge von unter 260 mm ein Doppelkugelgleichlaufgelenk entsteht. Die vorliegende Ausführungsform weist am linken Ende einen Anschlussstummel 14 und am rechten Ende ein Befestigungsauge 12 auf. Die drehmomentfeste Verbindung der beiden einzelnen Kugel gleichlaufgelenke erfolgt über einen verzahnten Schaft 15, der in mit einer korrespondierenden Hohlwelle formschlüssig verbunden ist. Durch die hier gezeigte Ausrichtung der Gelenke verbleibt das eingefüllte Fett immer an der gewünschten Stelle.
Die in Figur 5 gezeigte Schnittansicht einer dritten Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Doppelkugelgleichlaufgelenks unterschiedet sich von der in Figur 4 gezeigten zweiten Ausführungsform lediglich dadurch, dass an beiden Enden Befestigungsaugen 12 vorgesehen sind.
Figur 6 zeigt eine schematische Darstellung einer abgewinkelten Lenkwelle mit Doppelkugel gleichlaufgelenk. Dabei ist ein Lenkrad 18 mit einer ersten Welle 16 verbunden. Die schräg verlaufenden erste Welle 16 soll in einer quasi senkrecht verlaufenden zweiten Welle 17 fortgeführt werden, die auf die Lenkstange 19 und die damit verbundenen Räder 20 führt. Um den Beugungswinkel von etwa 77° zu überwinden, kommt ein erfindungsgemäßes Doppelkugelgleichlaufgelenk 1 zur Anwendung. Die vorliegende Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene, bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Insbesondere können Varianten zur Anbindung an Teleskopwellen, Lenksäulen, Lenkgetriebe oder andere Komponenten im Lenk- bzw. Antriebsstrang vorgesehen sein. Auch ein Schaft mit Außenverzahnung zum direkten Verbinden durch Einpressen in ein Rohr bzw. einen Rohrabschnitt kann erfindungsgemäß vorgesehen sein.
Bezugszeichenliste
Doppelkugelgleichlaufgelenk
Gehäuse
Außenring
Innenring
Sphärische Platte
Kugel
Käfig
Gummibalg
Erster Wellenschaft
Zweiter Wellenschaft
Kugel-Feder-System
Befestigungsauge
Gehäuselager
Anschlussstummel
Verzahnter Schaft
Erste Welle
Zweite Welle
Lenkrad
Lenkstange
Rad
Beugewinkel

Claims

A n s p r ü c h e
1. Homokinetisches Wellengelenk zur drehmomentschlüssigen Wirkverbindung einer ersten Welle mit einer zweiten Welle, wobei die beiden Wellen in einem Winkel zueinander angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass das Wellengelenk als Doppelkugelgleichlauf gelenk (1) ausgebildet ist.
2. Homokinetisches Wellengelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkugelgleichlauf gelenk (1) in einem gemeinsamen Gehäuse (2) aufgenommen ist.
3. Homokinetisches Wellengelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (2) drehbar gelagert angeordnet ist.
4. Homokinetisches Wellengelenk nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Gehäuse (2) zwei sphärische Platten (5) vorgesehen sind, deren konkave Seiten gegenüberliegend angeordnet sind.
5. Homokinetisches Wellengelenk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Vorspannelemente im Doppelkugel gleichlauf gelenk (1) vorgesehen sind, um ein Laufflächenspiel zu reduzieren.
6. Homokinetisches Wellengelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Doppelkugelgleichlaufgelenk zwei Gehäuseschalen (2) aufweist, wobei die konkaven Seiten der sphärischen Laufbahnen hintereinander angeordnet sind.
7. Homokinetisches Wellengelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Kugelgleichlaufgelenke koaxial miteinander gekoppelt sind.
8. Homokinetisches Wellengelenk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel zwischen der ersten Welle und der zweiten Welle >45°, vorzugsweise 70°bis 90°, beträgt.
9. Homokinetisches Wellengelenk nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Baulänge des Doppelkugelgleichlaufgelenks 190mm bis 260mm aufweist.
10. Verwendung eines homokinetischen Wellengleichlauf gelenks nach Anspruch 1 zur drehmomentschlüssigen Verbindung einer geteilten Lenkwelle, insbesondere für Kraftfahrzeuge.
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