WO2022253435A1

WO2022253435A1 - Kugelgleichlaufverschiebegelenk

Info

Publication number: WO2022253435A1
Application number: PCT/EP2021/064880
Authority: WO
Inventors: Benjamin PANHIRSCH
Original assignee: Gkn Driveline Deutschland Gmbh
Priority date: 2021-06-02
Filing date: 2021-06-02
Publication date: 2022-12-08

Abstract

Kugelgleichlaufverschiebegelenk (1), zumindest aufweisend ein Gelenkaußenteil (2) mit einer Drehachse (3) und mit äußeren Kugelbahnen (4), ein Gelenkinnenteil (5) mit inneren Kugelbahnen (6), einer Vielzahl von Drehmoment übertragenden Kugeln, die jeweils in einander zugeordneten äußeren Kugelbahnen (4) und inneren Kugelbahnen (6) geführt werden, und einen Käfig (8), der mit einer Vielzahl von Käfigfenstern (9) versehen ist, die jeweils eine oder mehrere der Kugeln aufnehmen; wobei ausgehend von einer Grundstellung (10) des Kugelgleichlaufverschiebegelenks (1) das Gelenkinnenteil (5) gegenüber dem Gelenkaußenteil (2) entlang der Drehachse (3) in beide Richtungen verschiebbar ist. Der Verschiebeweg (15) des Gelenkinnenteils (5) gegenüber dem Käfig (8) entlang der Drehachse (3) ist durch eine Kontaktierung einer Innenkontaktfläche (16) des Käfigs (8) und einer Außenkontaktfläche (17) des Gelenkinnenteils (5) vorgegeben. Die Außenkontaktflächen (17) des Käfigs sind jeweils auf einem ersten Radius (21) mit versetzten ersten Mittelpunkten (22) auf der Drehachse (3) angeordnet und die Innenkontaktflächen (16) des Käfigs sind jeweils auf einem zweiten Radius (24) angeordnet. Der zweite Radius (24) ist größer als die ersten Radien (21) oder die zweiten Radien (24) sind auf der Drehachse (3) angeordnet mit zueinander versetzten zweiten Mittelpunkten (25).

Description

Kugel gl ei chl aufverschi eb egel enk

Die vorliegende Erfindung ist auf ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk gerichtet. Das vorliegende Kugelgleichlaufverschiebegelenk (im Folgenden auch als Gelenk bezeichnet) wird insbesondere in einer Seitenwellen- oder Längswellenanordnung bei einem Kraftfahrzeug eingesetzt. Es ist darüber hinaus in sämtlichen weiteren Anwendungsfällen einsetzbar, in denen bisher Kugelgleichlaufverschiebegelenke zum Einsatz gekommen sind.

Kugelgleichlaufverschiebegelenke kommen insbesondere bei Kraftfahrzeugen im Bereich von Längswellenanordnungen aber auch in Seitenwellenanordnungen zum Einsatz. Die Längswellen dienen der Übertragung der Antriebskraft von ei nem Getriebe hin zu einer Achse. Insbesondere ist dabei das Getriebe im vorderen Bereich eines Kraftfahrzeugs angeordnet und die sich entlang der Längsachse des Kraftfahrzeuges erstreckende Längswellenanordnung dient der Übertragung der Antriebskräfte von diesem Getriebe hin zu einer Hinterachse. Bei Längswellenan ordnungen sind regelmäßig kleinere Abbeugewinkel des Gelenks erforderlich, insbesondere von 0 bis 10 Winkelgrad. Die Seitenwellen dienen der Übertragung der Antriebskraft von einem Getriebe oder Differential hin zu einem Rad, also im Wesentlichen parallel zu einer Achse des Kraftfahrzeuges. Seitenwellen erstre cken sich quer zu der Längsachse des Kraftfahrzeuges. Bei Seitenwellen sind re gelmäßig größere Abbeugewinkel des Kugelgleichlaufverschiebegelenks erforder lich, insbesondere von 0 bis 26 Winkelgrad, bevorzugt von 3 bis 15 Winkelgrad.

Kugelgleichlaufverschiebegelenke der hier betrachteten Art umfassen ein Gelenk außenteil mit einer Drehachse und äußeren Kugelbahnen (außenliegende Kugel bahnen des Kugelgleichlaufverschiebegelenks), ein Geienkinnenteil mit inneren Kugelbahnen (innenliegende Kugelbahnen des Kugelgleichlaufverschiebege- lenks), eine Vielzahl von Drehmoment übertragenden Kugeln, die jeweils in ei nander zugeordneten äußeren und inneren Kugelbahnen geführt werden, und ei nen Käfig, der mit einer Vielzahl von Käfigfenstern versehen ist, die jeweils eine oder mehrere der Kugeln aufnehmen. Das Geienkinnenteil ist gegenüber dem Ge- lenkaußenteil um einen Gesamtverschiebeweg entlang der Drehachse verschieb bar. Zumindest ein Teil der äußeren Kugelbahnen und zumindest ein Teil der in neren Kugelbahnen kann einen (beliebig orientierten) Bahnschrägungswinkel ge genüber der Drehachse aufweisen. Befindet sich das Kugelgleichlaufverschie- begelenk in einer gestreckten Lage bzw. Anordnung (also keine Abbeugung des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil) ist eine Verschiebung des Ge- lenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil entlang der gemeinsamen Dreh achse möglich, so dass die Drehachsen koaxial zueinander angeordnet bleiben. Insbesondere weist ein Kugelbahngrund (also im Fall der äußeren Kugelbahnen jeweils die Bereiche der Kugelbahnen, die in einem größten Abstand von der Drehachse angeordnet sind; im Fall der inneren Kugelbahnen jeweils die Bereiche der Kugelbahnen, die in einem kleinsten Abstand zu einer Drehachse des Ge lenkinnenteils angeordnet sind) jeder Kugelbahn entlang des Verschiebewegs ei nen jeweils konstanten Abstand zur Drehachse entlang einer radialen Richtung auf. Es sind aber auch Ausführungen von Kugelgleichlaufverschiebegelenken bekannt, bei denen der Kugelbahngrund keinen konstanten Abstand zur Drehach se aufweisen. Dabei ist insbesondere (nur) für einander gegenüberliegende Kugel bahnen der Abstand zur Drehachse gleich, dabei aber nicht konstant über den Ver schiebeweg bzw. entlang der Kugelbahn. Bei einer Abbeugung des Gelenkinnenteils wird das Geienkinnenteil aus der ge streckten Lage (Drehachse des Gelenkaußenteils und Drehachse des Gelenkinnen teils sind koaxial zueinander angeordnet) in eine (abweichende) abgebeugte Lage verschwenkt. Dann bilden die Drehachse des Gelenkaußenteils und die Drehachse des Gelenkinnenteils einen (von „0“ Grad abweichenden) Abbeugewinkel. Bei einer Verschiebung des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil führen die Kugeln in den Kugelbahnen eine durch die Bahn geführte Bewegung (z. B. Rollen, Rutschen, Gleiten, etc.) aus. Idealerweise bewegt sich der Käfig dabei um die halbe Strecke des Verschiebewegs des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil. Der Verschiebeweg ist insbesondere bei Kugelgleichlauf verschieb egelenken mit physikalischem Anschlag des Gelenkinnenteils (Kugel nabe) am Käfig (Kugelkäfig) durch eine Kontaktierung der Komponenten des Gelenks begrenzt, z. B. durch eine Kontaktierung einer Außenkontaktfläche (ge- genüber der radialen Richtung nach außen weisende Kontaktfläche) des Ge lenkinnenteils mit einer Innenkontaktfläche (gegenüber der radialen Richtung nach innen weisende Kontaktfläche) des Käfigs. Die jeweiligen „Kontaktflächen“ sind dabei Teilbereiche der Innenfläche des Käfigs bzw. Außenfläche des Ge lenkinnenteils, insbesondere die, die für diesen Kontakt vorgesehen sind.

Ein größter bzw. maximaler Abbeugewinkel des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil wird insbesondere ebenfalls durch eine Kontaktierung dieser Kontaktflächen miteinander begrenzt. Kugelgleichlaufverschiebegelenke (bzw. Kugelgelenke mit Verschiebeeinheit) haben aufgrund ihres definierten Packvolumens eine maximal zur Verfügung ste hende Verschiebekapazität, weisen also einen maximalen Gesamtverschiebeweg zwischen Gelenkaußenteil und Geienkinnenteil bzw. einen größten Verschiebe weg zwischen Käfig und Geienkinnenteil auf.

Die Aufgabe einer Verschiebeeinheit im Kugelgelenk ist es, unter Wahrung der Gelenkperformance auf kleinstmöglichem Raum die maximale Verschiebung zu realisieren. Kugelgelenke mit einem inneren physikalischen Anschlag des Ge lenkinnenteils (Kugelnabe) am Käfig (Kugelkäfig) definieren die mögliche Ver- Schiebung der Gelenkkomponenten zueinander durch den maximal möglichen Weg, den ein Wälzkörper, z. B. eine Kugel, in den Außen- und Innenteilbahnen (inneren und äußeren Kugelbahnen) zurücklegen kann, bis der beschriebene phy sikalische Anschlag zustande kommt.

Gerade im Bereich der Großserienfertigung von Kraftfahrzeugen sind die Anfor derungen an alle Komponenten hinsichtlich des zu erreichenden Bauraumes, Ge wicht und/oder Kosten gestiegen. Es besteht daher ein beständiges Bedürfnis, auch Gelenke dieser Art im Hinblick auf die genannten Anforderungen weiterzu- entwickeln.

Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die im Zusam menhang mit dem Stand der Technik geschilderten Probleme wenigstens teilweise zu lösen. Es soll insbesondere ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk bereitgestellt werden, das bei unveränderter Baugröße einen größeren Gesamtverschiebeweg aufweist.

Dies wird erreicht mit einem Kugelgleichlaufverschiebegelenk gemäß den Merk malen des Patentanspruchs 1. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den abhängigen Patentansprüchen angegeben. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in beliebiger, technologisch sinnvoller, Wei se miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Hierzu trägt ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk bei, das zumindest

• ein Gelenkaußenteil mit einer Drehachse und mit äußeren Kugelbahnen,

• ein Geienkinnenteil mit inneren Kugelbahnen, • eine Vielzahl von Drehmoment übertragenden Kugeln, die jeweils ineinan der zugeordneten äußeren Kugelbahnen und inneren Kugelbahnen geführt werden, und

• einen Käfig, der mit einer Vielzahl von Käfigfenstem versehen ist, die je weils eine oder mehrere der Kugeln aufnehmen, aufweist. Ausgehend von einer Grundstellung des Kugelgleichlaufverschiebege- lenks ist das Geienkinnenteil gegenüber dem Gelenkaußenteil entlang der Dreh achse in beide Richtungen (insbesondere jeweils gleich weit, ggf. aber auch unter schiedlich weit) verschiebbar. Zumindest ein Teil der äußeren Kugelbahnen und zumindest ein Teil der inneren Kugelbahnen kann einen (beliebig orientierten) Bahnschrägungswinkel gegenüber der Drehachse aufweisen. Ein jeweils größter Verschiebeweg des Gelenkinnenteils ist gegenüber dem Käfig entlang der Dreh achse durch eine Kontaktierung einer Innenkontaktfläche (gegenüber der radialen Richtung nach innen weisende Kontaktfläche) des Käfigs mit einer Außenkon- taktfläche (gegenüber der radialen Richtung nach außen weisende Kontaktfläche) des Gelenkinnenteils vorgegeben. In einem Querschnitt des Kugelgleichlaufver- schiebegelenks, der die Drehachse umfasst, sind die Außenkontaktflächen sym metrisch zu einer senkrecht zur Drehachse (und im Querschnitt) verlaufenden ersten Mittelachse des Gelenkinnenteils und die Innenkontaktflächen symmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse (und im Querschnitt) verlaufenden zweiten Mit telachse des Käfigs ausgeführt. In dem Querschnitt sind die Außenkontaktflächen des Gelenkinnenteils auf jeweils einem ersten Radius angeordnet und die ersten Radien weisen auf der Drehachse angeordnete und zueinander versetzte erste Mit telpunkte auf und kreuzen sich. In dem Querschnitt sind zumindest

• die Innenkontaktflächen des Käfigs auf einem gemeinsamen Kreis mit ei nem zweiten Radius angeordnet; wobei der zweite Radius größer ist als die ersten Radien; oder

• die Innenkontaktflächen des Käfigs auf jeweils einem zweiten Radius ange ordnet und die zweiten Radien weisen auf der Drehachse angeordnete und zueinander versetzte zweite Mittelpunkte auf und verlaufen voneinander be- ab standet.

Die vorstehenden Ausführungen zum grundsätzlichen Aufbau und/oder der Funk- tion von Kugelgleichlaufverschiebegelenken wird verwiesen.

In der Grundstellung ist das Geienkinnenteil gegenüber dem Gelenkaußenteil in jeder Richtung entlang der Drehachse insbesondere um den gleichen relativen Verschieb eweg, ggf. aber auch um unterschiedliche Verschieb ewege verschieb- bar, insbesondere im gestreckten Zustand, also mit koaxialer Anordnung der Drehachsen der einzelnen Komponenten des Kugelgleichlaufverschiebegelenks.

Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung des Kugelgleichlaufverschie begel enks kann zumindest ein Teil der äußeren Kugelbahnen und zumindest ein Teil der inneren Kugelbahnen einen (beliebig orientierten) Bahnschrägungswinkel gegenüber der Drehachse aufweisen. Das bedeutet, die Kugeln bewegen sich ent lang der Kugelbahnen nicht nur in der axialen Richtung (parallel) entlang der Drehachse, sondern auch (quer dazu) in der Umfangsrichtung. Ein solcher Bahn schrägungswinkel unterstützt die Steuerungseigenschaften des Gelenks gegenüber den Kugeln, so dass deren Position in der axialen Richtung zu allen Zeitpunkten im Betrieb des Kugelgleichlaufverschiebegelenks festgelegt ist. Insbesondere ist mindestens ein Bahnpaar, umfassend eine äußere Kugelbahn und eine innere Ku gelbahn, mit einer dazwischen angeordneten Kugel, mit unterschiedlich orientier ten Bahnschrägungswinkeln ausgeführt, so dass die äußere Kugelbahn die innere Kugelbahn kreuzt.

Die Innenkontaktfläche ist an einer inneren Umfangsfläche des Käfigs und die Außenkontaktfläche an einer äußeren Umfangsfläche des Geienkinnteils angeord net. Die Innenkontaktflächen sind jeweils (unmittelbar) benachbart zu den beiden, in Richtung entlang der Drehachse des Käfigs weisenden Stirnseiten des Käfigs angeordnet. Die Außenkontaktflächen sind jeweils (unmittelbar) benachbart zu den beiden, in Richtung entlang der Drehachse des Gelenkinnenteils weisenden Stirnseiten des Gelenkinnenteils angeordnet. Insbesondere sind zwischen den je- weiligen Stirnseiten und den jeweiligen Kontaktflächen Fasen (also gebrochene oder verrundete Kanten) angeordnet, die aber für die vorliegend beschriebene Funktion des Kugelgleichlaufverschiebegelenks keine Wirkung aufweisen.

Das Kugelgleichverschiebegelenk weist mindestens 6 oder 6+n (n=l, 2, 3, ...) Kugeln auf.

Insbesondere beträgt ein Gesamtverschiebeweg des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil ausgehend von der Grundstellung und in jeweils eine Rich tung entlang der Drehachse (also eine maximal mögliche Verschiebung des Ge- lenkinnenteils aus der Grundstellung entlang der Drehachse in einer Richtung) mindestens 5 Millimeter und höchstens 100 Millimeter, bevorzugt mindestens 8 Millimeter und höchstens 80 Millimeter, besonders bevorzugt höchstens 50 Mil limeter oder höchstens 30 Millimeter. Der Gesamtverschiebeweg bezieht sich insbesondere auf den Teil der Kugelbah nen, in denen die Kugeln während des vorgesehenen Betriebs des Kugelgleich laufverschiebegel enks angeordnet sein können/sollen. Der Gesamtverschiebeweg umfasst dabei insbesondere nicht die sogenannten Endbereiche der Kugelbahnen, bei denen, wenn Kugeln dort angeordnet sind, bereits eine Funktionseinschrän- kung des Kugelgleichlaufverschiebegelenks vorliegt. Die erreichbaren Verschie bewege sind von den Bahnschrägungswinkeln und den Durchmessern der Kugeln abhängig. Insbesondere weist das Geienkinnenteil in einer Umfangsrichtung zwischen be nachbart angeordneten Kugelbahnen jeweils einen Steg auf. Die Außenkontaktflä- che ist zumindest an dem Steg angeordnet. Die Stege erstrecken sich in der radialen Richtung jeweils über den Kugelbahn grund hinaus und bilden so die seitliche Begrenzung der Kugelbahn und ermögli chen eine Umschließung der Kugeln.

Insbesondere ist der Käfig derart gestaltet, dass die Innenkontaktfläche in einer Umfangsrichtung umlaufend ausgeführt ist.

Insbesondere sind die Innenkontaktflächen auf jeweils einem zweiten Radius an geordnet und die zweiten Radien und die ersten Radien sind gleich groß. Insbe sondere verläuft die/jede Innenkontaktfläche in dem Querschnitt entlang eines Kreissegments mit dem zweiten Radius.

Insbesondere sind die Innenkontaktflächen auf jeweils einem zweiten Radius an geordnet und die zweiten Radien sind jeweils größer als die ersten Radien. Insbe sondere verläuft die/jede Innenkontaktfläche in dem Querschnitt entlang eines Kreissegments mit dem zweiten Radius.

Eine Außenform (Geometrie, etc.) des Gelenkinnenteils gleicht bei bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenken der Innenform des Käfigs (Geometrie, etc.). In einem Querschnitt eines bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenks, der die Drehachse umfasst, sind die Innenkontaktflächen insbesondere symmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse (und im Querschnitt) verlaufenden ersten Mittel achse des Gelenkinnenteils und die Außenkontaktflächen symmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse (und im Querschnitt) verlaufenden zweiten Mittelachse des Käfigs ausgeführt. In dem Querschnitt sind die Außenkontaktflächen auf je- weils einem ersten Radius angeordnet und die ersten Radien weisen auf der Dreh achse angeordnete und zueinander versetzte erste Mittelpunkte auf und kreuzen sich. Die Innenkontaktflächen des Käfigs sind auf einem gemeinsamen Kreis mit einem zweiten Radius angeordnet, wobei der zweite Radius dem ersten Radius entspricht.

Durch den Versatz der Radienzentren (der ersten Mittelpunkte der ersten Radien) gegenüber der ersten Mittelachse werden die Verläufe der Außenkontaktflächen des Gelenkinnenteils zusammengeschoben, so dass sich das Geienkinnenteil im Käfig entlang der Drehachse und unter Abbeugung bewegen kann.

Die Verschiebekapazität eines Kugelgleichlaufverschiebegelenks mit einem phy sikalischen Anschlag zur Begrenzung des Gesamtverschiebewegs (also mit „inner stop“) definiert sich insbesondere über die Abrollbedingungen einer Kugel zwi- sehen zwei zueinander parallelen Ebenen und dem Versatz der Radien der Kon taktflächen zwischen dem Geienkinnenteil und dem Käfig. Die Verschiebekapazi tät eines solchen Kugelgleichlaufverschiebegelenks kann mit der Gleichung: Gesamtverschiebeweg (also maximale Verschiebung des Gelenkinnenteils aus der Grundstellung in eine Richtung entlang der Drehachse) = Versatz eines ersten Mittelpunkts des ersten Radius gegenüber erster Mittelachse x 2 beschrieben werden. Häufig ist diese Verschiebekapazität jedoch nicht mehr aus reichend und eine Vergrößerung des Kugelgleichlaufverschiebegelenks aus einer Vielzahl von Gründen (Kosten, Bauraum, etc.) jedoch nicht möglich. Vorliegend wird vorgeschlagen, dem Versatz der ersten Radien z. B. einen Ver satz der zweiten Radien hinzuzufügen oder den zweiten Radius gegenüber dem ersten Radius zu vergrößern. Ggf. sind beide Maßnahmen zu kombinieren. Es wird also vorgeschlagen, den Verlauf bzw. die Lage der Innenkontaktflächen des Käfigs zu ändern. Die Lage der Innenkontaktflächen kann z. B. durch eine Vergrößerung des zweiten Radius in einer radialen Richtung nach außen verscho ben werden. Wird die Innenkontaktfläche nur durch einen zweiten Radius gebil- det, verläuft die Innenkontaktfläche auf einem gemeinsamen Kreis. Die Verschie bekapazität eines solchen Kugelgleichlaufverschiebegelenks kann mit der Glei chung:

Gesamtverschiebeweg (also maximale Verschiebung des Gelenkinnenteils aus der Grundstellung in eine Richtung entlang der Drehachse) = Versatz eines ersten Mittelpunkts des ersten Radius gegenüber erster Mittelachse x 2 + Differenz zwi schen dem zweiten Radius und dem ersten Radius (gemessen in Richtung entlang der Drehachse an der theoretischen Kontaktstelle der ersten Radien) x 2 beschrieben werden. Gegenüber dem bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenk kann der Gesamtverschiebeweg also durch die „Differenz zwischen dem zweiten Radius und dem ersten Radius in Richtung entlang der Drehachse an der theoreti schen Kontaktstelle der ersten Radien x 2“ vergrößert werden.

Der Verlauf der Innenkontaktflächen des Käfigs kann z. B. dadurch verändert werden, dass die Innenkontaktflächen auf jeweils einem zweiten Radius angeord- net sind und dass die zweiten Radien auf der Drehachse angeordnete und zueinan der versetzte zweite Mittelpunkte aufweisen und voneinander beabstandet verlau fen. Durch den Versatz der Radienzentren (der zweiten Mittelpunkte der zweiten Radien) gegenüber der zweiten Mittelachse werden die Verläufe der Innenkon- taktflächen des Gelenkinnenteils weiter auseinandergeschoben, so dass sich das Geienkinnenteil im Käfig entlang der Drehachse und unter Abbeugung bewegen kann. Die Verschiebekapazität eines solchen Kugelgleichlaufverschiebegelenks kann mit der Gleichung:

Gesamtverschiebeweg (also maximale Verschiebung des Gelenkinnenteils aus der Grundstellung in eine Richtung entlang der Drehachse) = Versatz eines ersten Mittelpunkts des ersten Radius gegenüber erster Mittelachse x 2 + Versatz eines zweiten Mittelpunkts des zweiten Radius gegenüber zweiter Mittelachse x 2 beschrieben werden. Gegenüber dem bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenk kann der Gesamtverschiebeweg also durch den „Versatz eines zweiten Mittel- punkts des zweiten Radius gegenüber zweiter Mittelachse x 2“ vergrößert werden.

Bei einer Kombination der Maßnahmen wird der beschriebene Versatz der zwei ten Radien eingeführt und zusätzlich jeder zweite Radius gegenüber jedem ersten Radius vergrößert.

Es wird weiter eine Wellenanordnung vorgeschlagen, zumindest umfassend das beschriebene Kugelgleichlaufverschiebegelenk sowie eine mit dem Gelenkaußen teil verbundene erste Welle und eine mit dem Geienkinnenteil verbundene zweite Welle.

Es wird weiterhin ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das zumindest ein hier vorge schlagenes Kugelgleichlaufverschiebegelenk aufweist. Insbesondere wird das Ku- gelgleichlaufverschiebegelenk zur Verwendung bei einem PKW vorgeschlagen. Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zwei te“, „dritte“,...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängig keit und/oder Reihenfolge dieser Gegenstände, Größen oder Prozesse zueinander zwingend vorgeben. Sollte eine Abhängigkeit und/oder Reihenfolge erforderlich sein, ist dies hier explizit angegeben oder es ergibt sich offensichtlich für den Fachmann beim Studium der konkret beschriebenen Ausgestaltung.

Die Erfindung, sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der Fi guren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die gezeigten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Fi guren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung und/oder Figuren zu kombinie- ren. Gleiche Bezugszeichen bezeichnen gleiche Gegenstände, so dass ggf. Erläu terungen aus anderen Figuren ergänzend herangezogen werden können. Es zeigen schematisch:

Fig. 1: ein bekanntes Kugelgleichlaufverschiebegelenk in einer Grundstellung im Querschnitt;

Fig. 2: das Kugelgleichlaufverschiebegelenk nach Fig. 1 in einer gegenüber der Grundstellung maximal verschobenen Stellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt;

Fig. 3: eine erste Ausführungsvariante eines Kugelgleichlaufverschiebegelenks in einer Grundstellung im Querschnitt;

Fig. 4: das Kugelgleichlaufverschiebegelenk nach Fig. 3 in einer gegenüber der Grundstellung maximal verschobenen Stellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt;

Fig. 5: eine zweite Ausführungsvariante eines Kugelgleichlaufverschiebege- lenks in einer Grundstellung im Querschnitt;

Fig. 6: das Kugelgleichlaufverschiebegelenk nach Fig. 5 in einer gegenüber der Grundstellung maximal verschobenen Stellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt; Fig. 7: das Kugelgleichlaufverschiebegelenk nach Fig. 1 und 2 in einer gegen über der Grundstellung maximal verschobenen Stellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt; Fig. 8: das Kugelgleichlaufverschiebegelenk nach Fig. 3 und 4 in einer gegen über der Grundstellung verschobenen Zwischenstellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt; und

Fig. 9: das Kugelgleichlaufverschiebegelenk nach Fig. 9 in einer gegenüber der Grundstellung maximal verschobenen Stellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt und in einer Wellenanordnung.

Fig. 1 zeigt ein bekanntes Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 in einer Grundstel lung 10 im Querschnitt 18. Fig. 2 zeigt das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 nach Fig. 1 in einer gegenüber der Grundstellung 10 maximal verschobenen Stel lung im gestreckten Zustand, im Querschnitt. Die Fig. 1 und 2 werden im Folgen den gemeinsam beschrieben.

Das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 weist ein Gelenkaußenteil 2 mit einer Drehachse 3 und mit äußeren Kugelbahnen 4, ein Geienkinnenteil 5 mit inneren Kugelbahnen 6, eine Vielzahl von Drehmoment übertragenden Kugeln 7, die je weils in einander zugeordneten äußeren Kugelbahnen 4 und inneren Kugelbahnen 6 geführt werden, und einen Käfig 8, der mit einer Vielzahl von Käfigfenstern 9 versehen ist, die jeweils eine oder mehrere der Kugeln 7 aufnehmen, auf. Ausge- hend von einer Grundstellung 10 des Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1 ist das Geienkinnenteil 5 gegenüber dem Gelenkaußenteil 2 entlang der Drehachse 3 in beide Richtungen verschiebbar. Zumindest ein Teil der äußeren Kugelbahnen 4 und zumindest ein Teil der inneren Kugelbahnen 6 weisen einen (beliebig orien tierten) Bahnschrägungswinkel 11 (siehe Fig. 7) gegenüber der Drehachse 3 auf. Ein Kugelbahngrund 12 jeder Kugelbahn 4, 6 weist einen, sich entlang einer radi alen Richtung 14 ersteckenden, Abstand 13 zur Drehachse 3 auf (siehe Fig. 7, dort ist der Abstand 13 perspektivisch angedeutet). Ein jeweils größter Verschiebeweg 15 des Gelenkinnenteils 5 ist gegenüber dem Käfig 8 entlang der Drehachse 3 durch eine Kontaktierung einer Innenkontaktfläche 16 (gegenüber der radialen Richtung 14 nach innen weisende Kontaktfläche) des Käfigs 8 mit einer Außen- kontaktfläche 17 (gegenüber der radialen Richtung 14 nach außen weisende Kon taktfläche) des Gelenkinnenteils 5 vorgegeben. Bei einer Abbeugung des Gelenkinnenteils 5 wird das Geienkinnenteil 5 aus der gestreckten Lage (Drehachse 3 des Gelenkaußenteils 2 und Drehachse des Ge lenkinnenteils 5 sind koaxial zueinander angeordnet, wie dargestellt) in eine (ab weichende) abgebeugte Lage (angedeutet durch Abbeugewinkel 31) verschwenkt. Dann bilden die Drehachse 3 des Gelenkaußenteils 2 und die Drehachse des Ge- lenkinnenteils einen (von „0“ Grad abweichenden) Abbeugewinkel 31.

Eine Außenform (Geometrie, etc.) des Gelenkinnenteils 5 gleicht bei bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenken 1 der Innenform des Käfigs 8 (Geometrie, etc.). In einem Querschnitt 18 eines bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1, der die Drehachse 3 umfasst, sind die Innenkontaktflächen 16 symmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse 3 (und im Querschnitt 18) verlaufenden ersten Mit telachse 19 des Gelenkinnenteils 5 und die Außenkontaktflächen 17 symmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse 3 (und im Querschnitt 18) verlaufenden zweiten Mittelachse 20 des Käfigs 8 ausgeführt. In dem Querschnitt 18 sind die Außen- kontaktflächen 17 auf jeweils einem ersten Radius 21 angeordnet und die ersten Radien 21 weisen auf der Drehachse 3 angeordnete und zueinander versetzte erste Mittelpunkte 22 auf und kreuzen sich. Die Innenkontaktflächen 16 des Käfigs 8 sind auf einem gemeinsamen Kreis 23 mit einem zweiten Radius 24 angeordnet, wobei der zweite Radius 24 dem ersten Radius 21 entspricht. Durch den Versatz der Radienzentren (der ersten Mittelpunkte 22 der ersten Radi en 21) gegenüber der ersten Mittelachse 19 werden die Verläufe der Außenkon taktflächen 17 des Gelenkinnenteils 5 zusammengeschoben, so dass sich das Ge- lenkinnenteil 5 im Käfig 8 entlang der Drehachse 3 und unter Abbeugung bewe gen kann.

Die Verschiebekapazität eines Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1 kann mit der Gleichung: Gesamtverschiebeweg 26 = Versatz eines ersten Mittelpunkts 22 des ersten Radi us 21 gegenüber erster Mittelachse 19 multipliziert mit dem Faktor „2“ beschrieben werden. Der Gesamtverschiebeweg 26 bezeichnet die maximal mög liche Verschiebung des Gelenkinnenteils 5 aus der Grundstellung 10 in eine Rich tung entlang der Drehachse 3.

Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsvariante eines Kugelgleichlaufverschiebege- lenks 1 in einer Grundstellung 10 im Querschnitt 18. Fig. 4 zeigt das Kugelgleich laufverschiebegel enk 1 nach Fig. 3 in einer gegenüber der Grundstellung 10 ma ximal verschobenen Stellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt 18. Die Fig. 3 und 4 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu

Fig. 1 und 2 wird verwiesen.

Das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 weist ein Gelenkaußenteil 2 mit einer Drehachse 3 und mit äußeren Kugelbahnen 4, ein Geienkinnenteil 5 mit inneren Kugelbahnen 6, eine Vielzahl von Drehmoment übertragenden Kugeln 7, die je weils in einander zugeordneten äußeren Kugelbahnen 4 und inneren Kugelbahnen 6 geführt werden, und einen Käfig 8, der mit einer Vielzahl von Käfigfenstem 9 versehen ist, die jeweils eine oder mehrere der Kugeln 7 aufnehmen, auf. Ausge hend von einer Grundstellung 10 des Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1 ist das Geienkinnenteil 5 gegenüber dem Gelenkaußenteil 2 entlang der Drehachse 3 in beide Richtungen verschiebbar. Zumindest ein Teil der äußeren Kugelbahnen 4 und zumindest ein Teil der inneren Kugelbahnen 6 weisen einen (beliebig orien tierten) Bahnschrägungswinkel 11 (siehe Fig. 8) gegenüber der Drehachse 3 auf. Ein Kugelbahngrund 12 jeder Kugelbahn 4, 6 weist einen, sich entlang einer radi alen Richtung 14 ersteckenden, Abstand 13 zur Drehachse 3 auf (siehe Fig. 8, dort ist der Abstand 13 perspektivisch angedeutet). Ein jeweils größter Verschiebeweg

15 des Gelenkinnenteils 5 ist gegenüber dem Käfig 8 entlang der Drehachse 3 durch eine Kontaktierung einer Innenkontaktfläche 16 (gegenüber der radialen Richtung 14 nach innen weisende Kontaktfläche) des Käfigs 8 mit einer Außen kontaktfläche 17 (gegenüber der radialen Richtung 14 nach außen weisende Kon taktfläche) des Gelenkinnenteils 5 vorgegeben. In einem Querschnitt 18 des Ku gel gl ei chlaufverschiebegelenks 1, der die Drehachse 3 umfasst, sind die Außen kontaktflächen 17 symmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse 3 (und im Quer- schnitt 18) verlaufenden ersten Mittelachse 19 des Gelenkinnenteils 5 und die Innenkontaktflächen 16 symmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse 3 (und im Querschnitt 18) verlaufenden zweiten Mittelachse 20 des Käfigs 8 ausgeführt. In dem Querschnitt 18 sind die Außenkontaktflächen 17 des Gelenkinnenteils 5 auf jeweils einem ersten Radius 21 angeordnet und die ersten Radien 21 weisen auf der Drehachse 3 angeordnete und zueinander versetzte erste Mittelpunkte 22 auf und kreuzen sich.

Die Innenkontaktflächen 16 des Käfigs 8 sind auf einem gemeinsamen Kreis 23, der einen zweiten Radius 24 aufweist, angeordnet. Der zweite Radius 24 ist grö- ßer als die ersten Radien 21.

Es wird also vorgeschlagen, den Verlauf bzw. die Lage der Innenkontaktflächen

16 des Käfigs 8 zu ändern. Die Lage der Innenkontaktflächen 16 kann z. B. durch eine Vergrößerung des zweiten Radius 24 in einer radialen Richtung 14 nach au- ßen verschoben werden. Die Innenkontaktfläche 16 wird durch einen zweiten Ra dius 24 gebildet, verläuft also auf einem gemeinsamen Kreis 23. Die Verschiebe kapazität eines solchen Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1 kann mit der Glei chung:

Gesamtverschiebeweg 26 = Versatz eines ersten Mittelpunkts 22 des ersten Radi us 21 gegenüber erster Mittelachse 19 multipliziert mit dem Faktor „2“ + Diffe renz zwischen dem zweiten Radius 24 und dem ersten Radius 21 in Richtung ent lang der Drehachse 3 an der theoretischen Kontaktstelle der ersten Radien 21 mul tipliziert mit dem Faktor „2“ beschrieben werden. Gegenüber dem bekannten Ku- gelgleichlaufverschiebegelenk 1 kann der Gesamtverschiebeweg 26 also durch die „Differenz zwischen dem zweiten Radius 24 und dem ersten Radius 21 in Rich tung entlang der Drehachse 3 an der theoretischen Kontaktstelle der ersten Radien 21 x 2“, hier als Vergrößerung 32 bezeichnet, vergrößert werden.

Fig. 5 zeigt eine zweite Ausführungsvariante eines Kugelgleichlaufverschiebege- lenks 1 in einer Grundstellung 10 im Querschnitt 18. Fig. 6 zeigt das Kugelgleich laufverschiebegel enk 1 nach Fig. 5 in einer gegenüber der Grundstellung 10 ma ximal verschobenen Stellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt 18. Die Fig. 5 und 6 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den Fig. 3 und 4 wird Bezug genommen.

Im Unterschied zur ersten Ausführungsvariante ist hier nicht der zweite Radius 24 vergrößert worden, sondern die Innenkontaktflächen 16 des Käfigs 8 sind auf je weils einem zweiten Radius 24 angeordnet und die zweiten Radien 24 weisen auf der Drehachse 3 angeordnete und zueinander versetzte zweite Mittelpunkte 25 auf und verlaufen voneinander beabstandet (also kreuzen nicht einander). Die zweiten Radien 24 und ersten Radien 21 sind gleich groß. Damit ist der Verlauf der Innenkontaktflächen 16 des Käfigs 8 verändert worden. Durch den Versatz der Radienzentren (der zweiten Mittelpunkte 25 der zweiten Radien 24) gegenüber der zweiten Mittelachse 20 werden die Verläufe der Innen- kontaktflächen 16 des Gelenkinnenteils 5 gegenüber der bekannten Ausführung nach Fig. 1 und 2 weiter auseinandergeschoben, so dass sich das Geienkinnenteil 5 im Käfig 8 entlang der Drehachse 3 und unter Abbeugung bewegen kann. Die Verschiebekapazität eines solchen Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1 kann mit der Gleichung:

Gesamtverschiebeweg 26 = Versatz eines ersten Mittelpunkts 22 des ersten Radi- us 21 gegenüber erster Mittelachse 20 multipliziert mit dem Faktor „2“ + Versatz eines zweiten Mittelpunkts 20 des zweiten Radius 24 gegenüber zweiter Mittel achse 20 multipliziert mit dem Faktor „2“ beschrieben werden. Gegenüber dem bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 kann der Gesamtverschiebeweg 26 also durch den „Versatz eines zweiten Mit- telpunkts 25 des zweiten Radius 24 gegenüber zweiter Mittelachse 20 multipli ziert mit dem Faktor „2““, hier als Vergrößerung 32 bezeichnet, vergrößert wer den.

Fig. 7 zeigt das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 nach Fig. 1 und 2 in einer ge- genüber der Grundstellung 10 maximal verschobenen Stellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt 18. Fig. 8 zeigt das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 nach Fig. 3 und 4 in einer gegenüber der Grundstellung 10 verschobenen Zwi schenstellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt 18. Fig. 9 zeigt das Kugel- gleichlaufverschiebegelenk 1 nach Fig. 9 in einer gegenüber der Grundstellung 10 maximal verschobenen Stellung im gestreckten Zustand, im Querschnitt 18 und in einer Wellenanordnung 28. Die Fig. 7 bis 9 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben. Auf die Ausführungen zu den Fig. 1 bis 4 wird verwiesen. In der Grundstellung (siehe Fig. 1, 3, 5) ist das Geienkinnenteil 5 gegenüber dem Gelenkaußenteil 2 in jeder Richtung entlang der Drehachse 3 um den gleichen relativen Verschiebeweg 15 verschiebbar, insbesondere im gestreckten Zustand, also mit koaxialer Anordnung der Drehachsen 3 der einzelnen Komponenten des Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1.

Die äußeren und inneren Kugelbahnen 4, 6 verlaufen unter einem Bahnschrä gungswinkel 11 geneigt gegenüber der Drehachse 3. Das bedeutet, die Kugeln 7 bewegen sich entlang der Kugelbahnen 4, 6 nicht nur in der axialen Richtung (pa- rallel zu der Drehachse 3), sondern auch (quer dazu) in der radialen Richtung 14 oder in der Umfangsrichtung 27. Bei dem hier dargestellten Kugelgleichlaufver- schiebegelenk liegt ein radialer Bahnschrägungswinkel 11 vor, so dass sich die Kugeln 7 entlang der Kugelbahnen 4, 6 in der axialen Richtung, also parallel zu der Drehachse 3, und dabei auch in der radialen Richtung 14 bewegen. Entlang der Umfangsrichtung 27 benachbart zueinander Kugelbahnen 4, 6 sind dabei je weils voneinander unterschiedlich orientiert. Die einen Kugelbahnen 4, 6 sind also hin zur Drehachse 3 geneigt ausgeführt, während die anderen Kugelbahnen 4, 6 von der Drehachse 3 weggeneigt ausgeführt sind. Hier ist verdeutlicht, wie die Verschiebekapazität eines bekannten Kugelgleich laufverschieb egelenks 1 (siehe Fig. 7) durch die vergrößerte Ausführung des zweiten Radius 24 gesteigert werden kann. Damit kann eine Vergrößerung 32 des Gesamtverschiebewegs 26 des bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1 erreicht werden, die hier durch die „Differenz zwischen dem zweiten Radius 24 und dem ersten Radius 21“ konkret angegeben werden kann. Bezugszeichenliste

Kugel gl ei chl aufver schi eb egel enk

Gelenkaußenteil

Drehachse äußere Kugelbahn (des Gelenkaußenteils) Geienkinnenteil innere Kugelbahn (des Gelenkinnenteils)

Kugel

Käfig

Käfigfenster

Grundstellung

Bahnschrägungswinkel

Kugelbahngrund

Abstand radiale Richtung Verschieb eweg

Innenkontaktfläche (des Käfigs) Außenkontaktfläche (des Gelenkinnenteils) Querschnitt erste Mittelachse (des Gelenkinnenteils) zweite Mittelachse (des Käfigs) erster Radius erste Mittelpunkte Kreis zweiter Radius zweiter Mittelpunkt Gesamtver schi eb eweg 27 Umfangsrichtung

28 Wellenanordnung

29 erste Welle

30 zweite Welle 31 Abbeugewinkel

32 Vergrößerung

Claims

Patentansprüche

Kugelgleichlaufverschiebegelenk (1), zumindest aufweisend ein Gelenkau ßenteil (2) mit einer Drehachse (3) und mit äußeren Kugelbahnen (4), ein Geienkinnenteil (5) mit inneren Kugelbahnen (6), einer Vielzahl von Dreh moment übertragenden Kugeln (7), die jeweils in einander zugeordneten äußeren Kugelbahnen (4) und inneren Kugelbahnen (6) geführt werden, und einen Käfig (8), der mit einer Vielzahl von Käfigfenstern (9) versehen ist, die jeweils eine oder mehrere der Kugeln (7) aufnehmen; wobei ausgehend von einer Grundstellung (10) des Kugelgleichlaufverschiebegelenks (1) das Geienkinnenteil (5) gegenüber dem Gelenkaußenteil (2) entlang der Dreh achse (3) in beide Richtungen verschiebbar ist; wobei ein jeweils größter Verschiebeweg (15) des Gelenkinnenteils (5) gegenüber dem Käfig (8) ent lang der Drehachse (3) durch eine Kontaktierung einer Innenkontaktfläche (16) des Käfigs (8) mit einer Außenkontaktfläche (17) des Gelenkinnenteils (5) vorgegeben ist; wobei in einem Querschnitt (18) des Kugelgleichlauf verschieb egelenks (1), der die Drehachse (3) umfasst, die Innenkontaktflä- chen (16) symmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse (3) verlaufenden ersten Mittelachse (19) des Gelenkinnenteils (5) und die Außenkontaktflä- chen (17) symmetrisch zu einer senkrecht zur Drehachse (3) verlaufenden zweiten Mittelachse (20) des Käfigs (8) ausgeführt sind; wobei in dem Querschnitt (18) die Außenkontaktflächen (17) auf jeweils einem ersten Ra dius (21) angeordnet sind und die ersten Radien (21) auf der Drehachse (3) angeordnete und zueinander versetzte erste Mittelpunkte (22) aufweisen und sich kreuzen; wobei in dem Querschnitt (18) zumindest • die Innenkontaktflächen (16) auf einem gemeinsamen Kreis (23) mit einem zweiten Radius (24) angeordnet sind; wobei der zweite Radius (24) größer ist als die ersten Radien (21); oder • die Innenkontaktflächen (16) auf jeweils einem zweiten Radius (24) angeordnet sind und die zweiten Radien (24) auf der Drehachse (3) angeordnete und zueinander versetzte zweite Mittelpunkte (25) auf- weisen und voneinander beabstandet verlaufen.

2. Kugelgleichlaufverschiebegelenk (1) nach Patentanspruch 1, wobei das Ku- gelgleichlaufverschiebegelenk (1) mindestens sechs Kugeln (7) aufweist.

3. Kugelgleichlaufverschiebegelenk (1) nach einem der vorhergehenden Pa- tentansprüche, wobei ein Gesamtverschiebeweg (26) des Gelenkinnenteils

(5) gegenüber dem Gelenkaußenteil (2) ausgehend von der Grundstellung (10) mindestens 5 Millimeter beträgt.

4. Kugelgleichlaufverschiebegelenk (1) nach einem der vorhergehenden Pa tentansprüche, wobei das Geienkinnenteil (5) in einer Umfangsrichtung (27) zwischen benachbart angeordneten Kugelbahnen (6) jeweils einen Steg (26) aufweist; wobei die äußere Kontaktfläche (19) an dem Steg (26) angeordnet ist. 5. Kugelgleichlaufverschiebegelenk (1) nach einem der vorhergehenden Pa tentansprüche, wobei die Innenkontaktflächen (16) auf jeweils einem zwei ten Radius (24) angeordnet sind und die zweiten Radien (24) und die ersten Radien (21) gleich groß sind. 6. Kugelgleichlaufverschiebegelenk (1) nach einem der vorhergehenden Pa tentansprüche 1 bis 5, wobei die Innenkontaktflächen (16) auf jeweils einem zweiten Radius (24) angeordnet sind und die zweiten Radien (24) jeweils größer als die ersten Radien (21) sind.

7. Wellenanordnung (28), zumindest umfassend das Kugelgleichlaufverschie- begelenk (1) nach einem der vorhergehenden Patentansprüche 1 bis 6 sowie eine mit dem Gelenkaußenteil (2) verbundene erste Welle (29) und eine mit dem Geienkinnenteil (5) verbundene zweite Welle (30).