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WO2007090428A1 - Gegenbahngelenk mit anschlagmitteln für eine mehrteilige antriebswelle - Google Patents

Gegenbahngelenk mit anschlagmitteln für eine mehrteilige antriebswelle Download PDF

Info

Publication number
WO2007090428A1
WO2007090428A1 PCT/EP2006/001235 EP2006001235W WO2007090428A1 WO 2007090428 A1 WO2007090428 A1 WO 2007090428A1 EP 2006001235 W EP2006001235 W EP 2006001235W WO 2007090428 A1 WO2007090428 A1 WO 2007090428A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
joint part
joint
cage
constant velocity
stop surface
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/001235
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Herbert Cermak
Joachim PRÖLSS
Erik Schamper
Original Assignee
Gkn Driveline Deutschland Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gkn Driveline Deutschland Gmbh filed Critical Gkn Driveline Deutschland Gmbh
Priority to DE112006003533T priority Critical patent/DE112006003533A5/de
Priority to PCT/EP2006/001235 priority patent/WO2007090428A1/de
Publication of WO2007090428A1 publication Critical patent/WO2007090428A1/de

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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
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    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
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    • F16D3/20—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
    • F16D3/22—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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
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    • F16D3/224—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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a sphere
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    • F16D2003/22306—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 the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts having counter tracks, i.e. ball track surfaces which diverge in opposite directions

Definitions

  • the invention relates to a constant velocity universal joint in the form of a counter track joint, in particular for a multi-part drive shaft, which is used for torque transmission in the drive train of a motor vehicle.
  • the counter track joint comprises an outer joint part with outer ball tracks, an inner joint part with inner ball tracks, torque-transmitting balls, which are guided in pairs of tracks, each consisting of an outer and an inner ball track, and a ball cage with circumferentially distributed cage windows in which the balls are received.
  • First outer webs with first inner webs form first web pairs, the control angle of which opens in a first axial direction.
  • second outer webs with second inner webs form second web pairs, the control angle of which opens in a second axial direction, which is opposite to the first direction.
  • the balls are held in a common center plane by means of the cage and guided to the bisecting plane when the joint is bent.
  • the inner joint part is connected to a first shaft section of the drive shaft, while the outer joint part is connected to a second shaft section of the drive shaft.
  • the invention further relates to such a drive shaft for torque transmission in the drive train of a motor vehicle, which comprises two shaft sections and a constant velocity joint connecting them.
  • a constant velocity joint for a multi-part drive shaft is known.
  • the joint is designed as a VL sliding joint with ball tracks that run at an angle to the axis of rotation and provides a structurally predetermined normal displacement path.
  • CONFIRMATION COPY Prevent automatic disassembly and limit the shifting of the shaft sections that occurs during driving. If the loads in the “crash case” go beyond this, the lifting means are destroyed while deforming, allowing the two shaft sections to be pushed further into one another.
  • the slings are designed, for example, as a ring element or cover element.
  • DE 199 43 880 C1 shows a longitudinal drive shaft with two shaft sections and a constant-velocity rotary joint connecting them to one another, which is designed in the form of a counter-track joint.
  • the diameter ratios of the components are selected such that - after destruction of the constant velocity joint in the "crash case" - a telescopic and essentially powerless movement of the two shaft sections is possible if the maximum permissible displacement path of the constant velocity joint is exceeded in the axial direction.
  • the joint cage is designed as a predetermined breaking point so that it can only absorb defined axial forces without being destroyed. If these are exceeded, the constant velocity joint will be destroyed.
  • a counter track joint is known, the outer joint part of which forms an undercut-free stop and guide surface for a spherical outer surface of the cage on the inside in a first direction.
  • the cage forms an undercut-free stop and guide surface for a spherical outer surface of the inner joint part.
  • a counter track joint in which the ball cage is held in the outer joint part with a spherical outer surface, which forms a stop and guide surface.
  • the ball cage is axially displaceable within the outer joint part in an inner cylindrical displacement area.
  • a counter track joint is known, the outer joint part and inner joint part of which are axially displaceable to a limited extent relative to one another.
  • the displacement path is limited by striking the inner joint part on a spherical inner surface of the ball cage or by striking the ball cage on peripheral edges of the outer joint part.
  • the present invention has for its object to propose an improved constant velocity joint for a multi-part drive shaft that can absorb higher defined axial forces non-destructively, while maintaining the operating properties of the constant velocity joint.
  • a further task is to propose a multi-part drive shaft that can absorb higher defined axial forces without destruction.
  • a first solution consists in a constant velocity joint in the form of a counter track joint, in particular for torque transmission in a multi-part drive shaft, comprising an outer joint part with outer ball tracks; an inner joint part with inner ball tracks; torque-transmitting balls, which are guided in pairs of one outer ball track and one inner ball track; a cage with cage windows in which the balls are received and held in a common plane; wherein the cage is axially positively held at least with respect to one of the two parts, namely the outer joint part or the inner joint part; wherein the inner joint part and the outer joint part can be axially displaced relative to one another to a limited extent under the action of axial forces, the cage being elastically deformed; wherein a stop surface is provided on the other of the two parts, namely the inner joint part or outer joint part, against which the cage can run against a counter surface, so that an axial displacement of the two parts relative to one another is limited.
  • the advantage is that the counter track joint according to the invention can absorb axial forces to a certain extent without losing its functionality.
  • the cage deforms only within the elastic range within the displacement path until the stop surface is reached. After the action of the axial forces, the cage returns to its original shape, so that the opposing track joint continues to function properly.
  • the stop surface is designed in such a way that it can absorb axial forces that are greater than the axial forces that the cage itself can absorb. If these axial forces are exceeded, for example in a "crash", the stop surface loses its holding function.
  • the stop surface and the cage are then plastically deformed, so that the inner joint part and the outer joint part can be displaced further relative to one another. nen. In this way, an uncontrolled buckling of the connecting parts connected to the outer joint part or inner joint part can be prevented.
  • the configuration according to the invention comes into play, for example, when mounting a connection component on the inner joint part or the outer joint part.
  • axial forces can be absorbed by the stop surface, so that plastic deformation of the joint components is prevented.
  • the joint according to the invention is used in a longitudinal drive shaft in the drive train of a motor vehicle. This can result in axial pulling or pushing forces which have to be absorbed by the joints when traveling over rough roads or in the case of minor accidents, i.e. accidents caused by low vehicle speeds.
  • the stop surface After a defined axial displacement of the outer joint part relative to the inner joint part, the stop surface causes the axial forces to be transmitted from the inner joint part via the cage to the outer joint part.
  • the cage does not undergo plastic deformation, so that the joint remains fully functional.
  • the stop surface is preferably designed or arranged in such a way that it enables the outer joint part to be displaced relative to the inner joint part by approximately 2 mm, the displacement taking place with elastic deformation of the components involved, in particular the cage. Axial forces of up to 80 kN acting between the inner joint part and the outer joint part can be supported by the stop surface.
  • the stop surface can be arranged in such a way that it limits insertion of the inner joint part into the outer joint part when compressive forces occur, or so that they pull out of the inner joint part from the outer joint part when tensile forces occur.
  • the counter track joint is preferably designed as a disk joint and comprises an outer joint part that is open in both axial directions.
  • the cage is held in a form-fitting manner with respect to the inner joint part, the stop surface being assigned to the outer joint part, with an axially load-free state between the cage and the stop surface Annular gap is formed.
  • “positively held” means that the cage is guided on the inner joint part taking into account customary manufacturing tolerances and cannot carry out any axial displacements relative to it.
  • the annular gap between the outer surface of the cage and the inner joint part allows a certain displacement of the inner joint part together with the cage relative to the outer joint part, the cage only being elastically deformed.
  • the stop surface is designed as an annular surface on the outer joint part against which the cage can run against with an outer surface.
  • the stop surface is formed as an annular surface on a holding disc which is firmly connected to the outer joint part and against which the cage can run against an outer surface.
  • the cage preferably dips at least partially into a central opening of the retaining washer, an annular gap being present between the outer surface of the cage and the stop surface in the axially load-free state. This measure results in an axially space-saving arrangement.
  • the outer surface of the cage is preferably spherical, while the stop surface of the outer joint part or the holding disc against which the cage can run can be conical or spherical.
  • the cage is held in a form-fitting manner with respect to the outer joint part, the stop surface being formed on the cage, an annular gap being formed between the cage and the inner joint part in an axially unloaded state.
  • the annular gap enables a certain axial displacement of the outer joint part together with the cage relative to the inner joint part, the cage being elastically deformed.
  • positively held it is meant that the cage is guided axially free of play in the outer joint part taking into account the usual manufacturing tolerances.
  • further holding means are provided which limit an axial displacement of the outer joint part relative to the inner joint part; wherein the holding means are designed such that they can absorb axial forces that are greater than the axial forces that can be supported by the stop surface without damage.
  • This configuration is for certain Particularly favorable applications in which it is intended to prevent a further displacement of the outer joint part relative to the inner joint part after the joint has been disassembled.
  • This can be the case, for example, in the case of a longitudinal drive shaft which comprises two shaft sections, each with an outer connecting joint, and an intermediate joint which connects the two shaft sections in an articulated manner. It may be desirable here that at least one of the connecting joints allows only a limited axial displacement in the event of an accident, so that the two shaft sections move into one another in a controlled manner in the region of the intermediate joint which was dismantled after the accident.
  • the holding means are designed in the form of a holding plate which is firmly connected to the outer joint part.
  • the holding plate is preferably cup-shaped and comprises a conical section and a bottom adjoining this inside, against which the inner joint part can strike after the joint has been destroyed.
  • the holding plate has a flange which adjoins the conical section on the outside and is firmly connected to the outer joint part. It is favorable for a space-saving arrangement if the holding plate is inserted into an annular recess in the outer joint part.
  • the connection can be made, for example, by welding.
  • a further solution to the above-mentioned object consists in an undivided drive shaft for transmitting torques in the drive train of a motor vehicle, comprising a shaft tube and two rotary joints connected to the ends of the shaft tube in a rotationally fixed manner, at least one of the two rotary joints being designed according to one of the above-mentioned embodiments.
  • connecting parts are preferably fastened, for example a shaft journal or a shaft flange. With the connecting parts, the rotary joints are firmly connected to their respective inner joint part or outer joint part.
  • One or both of the rotary joints can be designed in the form of a constant-velocity rotary joint according to the invention.
  • the advantages of the undivided drive shaft according to the invention thus formed are the same as the above-mentioned constant velocity joint. This can absorb axial forces up to a certain height, which can occur, for example, when installing the counter track joint, without losing functionality. In this respect, the drive shaft can also absorb axial forces up to this height while maintaining its functionality.
  • a multi-part drive shaft for transmitting torques in the drive train of a motor vehicle, comprising a first shaft section with a shaft tube; a second shaft section; a swivel joint which connects the two shaft sections in a rotationally fixed manner; wherein the second shaft section and the first shaft section are designed in such a way that they can be pushed into one another after disassembly of the swivel joint due to axial forces which are greater than the axial forces which the stop surface can still absorb; wherein the swivel joint connecting the two shaft sections is designed according to one of the above-mentioned embodiments.
  • the multi-part drive shaft according to the invention has essentially the same advantages as the undivided drive shaft or as the above-mentioned counter track joint.
  • the counter track joint according to the invention can absorb axial forces up to a certain height, for example during assembly of the counter track joint or in the case of minor accidents, without losing its functionality.
  • the cage of the counter track joint does not undergo any plastic deformation under axial forces which the stop surface can absorb, so that the joint is still fully functional even after the accident.
  • the drive shaft according to the invention retains its functionality even when axial forces occur up to the stated height. If the axial forces occurring in an accident exceed the capacity of the stop surface, the joint is disassembled and the two shaft parts can move into each other.
  • the inner joint part of the constant velocity joint is connected to a pin of the second shaft section, and the outer joint part of the constant velocity joint is at least indirectly connected to the shaft tube of the first shaft section.
  • the first shaft section is preferably assigned to a manual transmission located at the front, while the second shaft section, which can be immersed in the first shaft section, is assigned to a rear axle differential.
  • Another swivel joint is provided on the gearbox, which is preferably designed in the form of a VL joint.
  • a further swivel joint is provided, which is designed according to one of the above-mentioned embodiments.
  • the rotary joints used at the ends of the multi-part drive shaft can also be of a different type, and can be designed, for example, in the form of universal joints or disk joints (Hardy disk). All three swivel joints are designed so that they can absorb the first axial forces without damage. It is particularly favorable if the counter track joint to be connected to the rear axle differential is additionally provided with holding means which, after the joint has been disassembled, can also transmit axial forces that go beyond the first axial forces. The holding means limit a displacement path of the outer joint part relative to the inner joint part after the joint has been disassembled. In this way it is ensured that the telescoping takes place at the central joint, the second shaft section being immersed in the first shaft section. An undesired kinking of the drive shaft is prevented.
  • All three swivel joints are designed so that they can absorb the first axial forces without damage. It is particularly favorable if the counter track joint to be connected to the rear axle differential is additionally provided with holding means which, after the joint has been disassemble
  • FIG. 1 shows a constant velocity joint according to the invention in a first embodiment a) in longitudinal section, which runs through a ball track in the upper half of the picture and through a cage web in the lower half of the picture; b) the section through the cage web of Figure 1a in an enlarged view;
  • Figure 2 shows a constant velocity joint according to the invention in a second embodiment in longitudinal section, which runs through a ball track in the upper half of the picture and through a cage web in the lower half of the picture;
  • Figure 3 shows a constant velocity joint according to the invention in a third embodiment in longitudinal section, which runs through a ball track in the upper half of the picture and through a cage web in the lower half of the picture;
  • Figure 4 shows a constant velocity universal joint according to the invention in a fourth embodiment a) in longitudinal section through a pair of opposing tracks; b) a section of the holding disk from FIG. 4a in an enlarged representation;
  • FIG. 5 shows a constant velocity universal joint according to the invention in a fifth embodiment a) in longitudinal section, which runs through a ball track in the upper half of the picture and through a cage web in the lower half of the picture; b) the section through the cage web of Figure 5a in an enlarged view;
  • FIG. 6 shows a constant velocity universal joint according to the invention in a sixth embodiment a) in longitudinal section, which runs through a ball track in the upper half of the picture and through a cage web in the lower half of the picture; b) the section through the cage web from Figure 6a in an enlarged view;
  • FIG. 7 shows a constant velocity universal joint according to the invention in a seventh embodiment in longitudinal section, which runs through a ball track in the upper half of the picture and through a cage web in the lower half of the picture;
  • FIG. 8 shows a constant velocity universal joint according to the invention in an eighth embodiment a) in longitudinal section, which runs through a ball track in the upper half of the picture and through a cage web in the lower half of the picture; b) the section through the cage web from FIG. 8a in an enlarged representation;
  • FIG. 9 shows a multi-part drive shaft according to the invention with two according constant velocity joints in longitudinal section
  • Each of the constant velocity joints 2 comprises an outer joint part 3, an inner joint part 4 with an insertion opening 5 for a pin, balls 6 and a ball cage 7 with cage windows 8, in which the balls 6 are held in a plane E.
  • the constant velocity joints 2 are designed as counter track joints, that is, outer first ball tracks 9 1 in the outer joint part 3 and inner first ball tracks 10 'in the inner joint part 4 run axially in opposite directions to outer second ball tracks 9 "in the outer joint part 3 and inner first ball tracks 10" in the inner joint part 4; the second ball tracks 9 ", 10" can only be seen in FIG. 4a.
  • the first path pairs formed in this way have control angles that open in a first direction R1, while the second path pairs have control angles that open in a second direction R2.
  • the counter path formation arises from the fact that the centers of curvature of the center lines of the path, which run parallel to the basic lines of the path shown, in each of the components 3, 4 are offset alternately over the circumference in the opposite axial direction with respect to the center plane of the joint.
  • the center plane of the joint is defined by the center points of the balls 6 when the joint is stretched.
  • the number of torque-transmitting balls 6 and the cage window is ten, although another even number of balls and cage windows can of course also be used, e.g. B. six, eight or twelve.
  • the opposing track joint 2 is designed as a disk joint, which means that the outer joint part 3 is open in both directions R1, R2.
  • the mating track joint 2 is sealed to the outside by means of a sealing arrangement 12.
  • the sealing arrangement 12 comprises a sheet metal cap 13, which engages with a flange 27 in a circumferential annular groove 14 of the outer joint part 3, and a diaphragm bellows 15, which sits sealingly on a sleeve-shaped extension 16 of the inner joint part 4.
  • the sheet metal cap 13 is sealed off from the outer joint part 3 by means of a sealing ring 17 which is located in a further annular groove 28 of the outer joint joint. partly 3 seats.
  • the membrane bellows 15 engages with an outer collar 18 in a circumferential recess 29 of the sheet metal cap 13 which is open to the inside. Radially on the inside, the diaphragm bellows 15 is sealed with an inner collar 19 on the sleeve-shaped extension 16 by means of a locking ring 20.
  • the mating track joint 2 is sealed by means of a cover 22, which is held in an indentation 23 of the outer joint part 3 by an external flange section. Furthermore, a cover 24 is provided which sits in the insertion opening 5 of the inner joint part 4 in a sealing manner.
  • a hollow shaft 25 is connected to the outer joint part 3 by means of welding and is inserted with a flange section 26 into the recess 23.
  • the joint shown is used in particular for use in a single or multi-part drive shaft, with a direct connection of the outer joint part 3 to a shaft tube being provided.
  • the cage 7 is held in a form-fitting manner with a spherical inner surface 32 on a spherical outer surface 33 of the inner joint part 4.
  • the cage 7 is axially fixed relative to the inner joint part 4.
  • the outer joint part 3 has an inner surface 34, which is designed without undercuts in the direction R1 and has an annular stop surface 35 in the direction R2. In the axially load-free state, an annular gap is formed between the inner surface 34 and the spherical outer surface 36 of the cage 7.
  • the stop surface 35 is designed so that it can absorb axial forces without destruction, which - without the provided stop surface - would already lead to plastic deformation of the cage 7 and thus destruction of the joint 2.
  • the axial forces that the stop surface 35 can still absorb are defined as the first axial forces. If even higher than the first axial forces occur, for example due to a more violent accident of the motor vehicle, the stop surface 35 is widened and thus loses its holding function.
  • the opposing track joint 2 is destroyed, so that the inner joint part 4 and outer joint part 3 can move towards one another essentially without force in the further course. An uncontrolled buckling of the connecting parts 25 connected to the outer joint part 3 or inner joint part 4 is prevented.
  • the opposed path joint 2 2 shown in Figure 2 corresponds in terms of its structure and operation to that of Figure 1 substantially.
  • the present embodiment differs in that the cage 7 2 with its spherical outer surface 36 is held in a form-fitting manner in a spherical inner surface 34 2 of the outer joint part 3.
  • the inner surface 32 2 of the cage 7 2 is designed without undercuts in the direction R1 and forms an annular support surface in the direction R2, against which the spherical stop surface 35 2 of the inner joint part 4 can strike.
  • annular gap is formed between the inner joint part 4 and the inner surface 32 2 of the cage 7 2 .
  • the relative displacement is limited by running up the spherical stop surface 35 2 of the inner joint part 4 against the partially spherical support surface of the cage 7 2 , so that the axial forces from the inner joint part 4 via the cage 7 2 are introduced directly into the outer joint part 3.
  • FIG. 3 shows a further embodiment of a counter track joint according to the invention.
  • this largely corresponds to the above-mentioned counter track joints.
  • the stop surface in the above-mentioned embodiments is arranged to absorb axial forces that act on one another, that is to say compressive forces
  • the stop surface 35 3 in the present embodiment is designed to absorb axial forces that act in the opposite direction, that is to say tensile forces.
  • the cage 7 3 is held in a form-fitting manner with its spherical outer surface 36 in the spherical inner surface 34 of the outer joint part 3.
  • the inner surface 32 3 of the cage 7 3 is designed without an undercut in the direction R2 and forms an annular support surface for the stop surface 35 3 in the direction R1, which is designed here as a spherical outer surface of the inner joint part 4.
  • an annular gap is formed between the cage 7 3 and the inner joint part 4.
  • the inner joint part 4 moves - with elastic deformation of the components, in particular the cage 7 3 - in the direction of the support surface of the cage 7 3 and comes to bear against it.
  • the tensile forces from the inner joint part 4 are introduced directly into the outer joint part 3 via the cage 7 3 . If even higher than the first axial forces occur, which the cage 7 3 can absorb without damage in cooperation with the stop surface 35 3 , the cage 7 3 is widened and loses its holding function.
  • the cage can be held in a form-fitting manner with a spherical inner surface on a spherical outer surface of the inner joint part.
  • the inner surface of the outer joint part would form a stop surface for the spherical outer surface of the cage in the R1 direction and would be designed without an undercut in the R2 direction.
  • the annular gap to allow limited axial displacement would be between the cage and the joint outer part formed.
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a counter track joint 2 according to the invention, which is designed to absorb compressive forces.
  • a second pair of tracks consisting of second ball tracks 9 ", 10" can also be seen in the lower half of FIG. 4a), the steering angle of which opens in the opposite direction to the steering angle of the first pair of tracks 9 ⁇ 10 '.
  • the counter-hinge joint shown largely corresponds to that from FIG. 1, the description of which is referred to in this respect.
  • Modified components are provided with reference numerals with indices four lower than the number.
  • the cage 7 4 is held in a form-fitting manner with its spherical inner surface 32 on the spherical outer surface 33 of the inner joint part 4.
  • the outer joint part 3 4 has a cylindrical inner surface 34 4 , so that the cage 7 4 is in principle axially movable relative to the outer joint part 3 4 .
  • the stop surface 35 4 for limiting the displacement path of the cage 7 4 relative to the outer joint part 3 4 is formed on a retaining washer 37, which is seated in a recess 23 of the outer joint part 3 and is firmly connected thereto by means of welding.
  • the stop surface 35 4 against which the cage 7 4 can run with its spherical outer surface 36 is designed spherically. In normal operation, that is to say without any significant axial forces acting on the joint 2 4) , an annular gap is formed between the cage 7 4 and the stop surface 35 4 of the retaining disk 37.
  • FIG. 5 shows a further mating track joint 2s, which largely corresponds to that of FIG. 1 with regard to its structure and mode of operation. To that extent Reference is made to the above description, the same components being provided with the same reference numbers.
  • the present counter-track joint 2 5 comprises additional holding means 38 which can absorb even higher axial forces.
  • the holding means are designed in the form of a holding plate 38 which is firmly connected to the outer joint part 3, for example by means of welding.
  • the holding plate 38 is cup-shaped and comprises radially on the outside a flange part 39, which is seated in a recess 23 of the outer joint part 3, as well as an adjoining cone section 40 and a bottom 42 adjoining the inside of the cone section. Due to the cup-shaped shape, the holding plate 38 has a sealing function for the joint 2 5 .
  • the mode of operation of the holding plate 38 is such that the inner joint part 4 strikes against the bottom 42 of the holding plate 38 when the first axial forces are exceeded, which can just just take up the stop surface 35s without damage.
  • the holding plate 38 can absorb larger axial forces of well over 80 kN and thus prevents the inner joint part 4 from moving further into the outer joint part 3 after the joint 2 5 has been disassembled. This is particularly advantageous when using the mating track joint 2s in multi-part drive shafts, in which an axial displacement after an accident to protect the vehicle occupants is to take place at a different location than the joint provided with the holding plate.
  • FIG. 6 shows a further embodiment of a counter track joint 2Q according to the invention.
  • the present counter-track joint 2 comprises further holding means in the form of a holding plate 38, as have already been explained in connection with the counter-track joint shown in FIG. In this regard, reference is made to the relevant description of the embodiment according to FIG. 5.
  • FIG. 7 shows a further embodiment of a counter track joint 2 7 according to the invention, which largely corresponds to that of FIG. 5 with regard to its construction and its mode of operation.
  • the corresponding description is therefore remotely referenced.
  • the stop surface 35 7 is designed so that the joint 2 7 can absorb axial tensile forces to a limited extent. Such tractive forces can occur, for example, in the longitudinal drive shaft when driving over rough roads or in minor accidents in which the engine installed at the front swings forward with respect to the rear axle differential.
  • holding means are provided in the form of a holding plate 38 which can absorb axial compressive forces between the outer joint part 3 and the inner joint part 4.
  • the structure and the mode of operation of the holding plate 38 correspond to that from FIG.
  • the opposed path joint 2 8 shown in Figure 8 corresponds in its construction and its mode of operation to that of Figure 7 largely.
  • the present embodiment differs only in that two annular stop surfaces 35s, 35 ' 8 are formed in the outer joint part 3 in order to support both compressive forces and tensile forces acting between the inner joint part and the outer joint part.
  • an annular gap is formed between the spherical outer surface of the cage 7 8 and the inner surface of the outer joint part 3.
  • the inner surface of the outer joint part 3 is spherical and forms at its axially opposite ends the stop surfaces 35 3 , 35 8 ⁇ against which the cage 7 8 can run. These enable pressure or tensile forces from the inner joint part 4 to be introduced directly into the outer joint part 3 via the cage 7s. If the axial forces exceed the absorption capacity of the respective stop surface 35 8 , 35s 1 , the latter is expanded and loses its holding function. The opposing track joint 2 is destroyed so that the inner joint part 4 and outer joint part 3 can move into and out of one another essentially without force in the further course.
  • a further embodiment is conceivable, which is not shown.
  • the cage can of course also be held in a form-fitting manner with its spherical outer surface in a spherical inner surface of the outer joint part, while the inner joint part forms the stop surfaces in both axial directions.
  • An annular gap would then have to be provided between the inner surface of the cage and the inner joint part.
  • Figure 9 shows a multi-part drive shaft 43 with an intermediate bearing 44, as is used for the drive train of a motor vehicle for transmitting torque from the gearbox to the axle differential, in the extended position to the longitudinal axis X.
  • the longitudinal drive shaft 43 comprises a first shaft section 45 and a second Shaft section 46, which are connected to each other by means of a constant velocity joint 2 3 .
  • the constant velocity universal joint 2 3 is designed in the form of a counter track joint according to FIG. 3, reference being made to the above description.
  • the outer joint part 3 is fixedly connected to a shaft tube 47 of the first shaft section 45 and the inner joint part 4 is fixedly connected to a pin 48 of the second shaft section 46.
  • the intermediate bearing 44 with damping body 49 is arranged axially adjacent to the swivel joint 2, in which the drive shaft 43 is connected to the vehicle body.
  • the longitudinal drive shaft 43 is rotatably supported by means of a roller bearing 50, which is mounted on a bearing section 52 of the second shaft section 46 in the intermediate bearing 44.
  • the largest outer diameter D of the second shaft section 46 is smaller than the inner diameter d of the shaft tube 47, so that in an accident after disassembling the counter track joint 2, the drive shaft 43 is shortened by inserting the second shaft section 46, guided by the pin entering the outer joint part 3 48, telescopically and almost force-free into the shaft tube 47 of the first shaft section 45.
  • the first shaft section 45 of the drive shaft 43 has at its free end a pin 53 which is fastened with a further constant-velocity rotary joint 54 and is sealed off from it by means of a sealing arrangement 51.
  • the synchronous rotation Steering 54 is designed in the form of a VL constant velocity joint, which allows axial displacements to a limited extent.
  • the VL joint comprises an outer joint part 55 with outer ball tracks 56, an inner joint part 57 with inner ball tracks 58, a plurality of torque-transmitting balls 59, which are guided in pairs of tracks each consisting of an outer and an inner ball track, and a ball cage 60 with circumferentially distributed cage windows, in which the balls are recorded.
  • the outer joint part 55 of the joint has an inner cylindrical guide surface in which the cage 60 is guided with its spherical outer surface.
  • the inner joint part 57 has two oppositely directed conical stop surfaces against which the cage 60 can run with its spherical inner surface.
  • a gap is formed between the outer surface of the inner joint part 57 and the inner surface of the cage 60, so that a certain axial displacement between the outer joint part 55 and the inner joint part 57 is made possible.
  • This displacement path can be up to 2 x 8 mm, i.e. 16 mm.
  • the outer joint part 55 has a plurality of through holes 62 distributed over the circumference for connection to a flange of a gearbox of the motor vehicle, not shown.
  • the second shaft section 46 of the drive shaft 43 comprises a shaft tube 63 with a connecting part 25, which is fixedly connected at its free end to the outer joint part 3 6 of a further constant velocity joint 2 6 .
  • the constant velocity universal joint 2 is designed in the form of a counter track joint according to FIG. 6, to the description of which reference is made in this respect.
  • All three joints are designed so that they can absorb the first axial forces without damage.
  • the fact that the rear counter track joint 2 6 is provided with holding means 38 which - after disassembling the joint - can also transmit large axial forces, forces the drive shaft to be telescoped at the central joint 2z.
  • the rear, second shaft section 46 is immersed in the front, first shaft section 45, so that an undesired buckling of the drive shaft is prevented.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk in Form eines Gegenbahngelenks (2), insbesondere zur Drehmomentübertragung in einer mehrteiligen Antriebswelle. Das Gegenbahngelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil (3) mit äußeren Kugelbahnen (9); ein Gelenkinnenteil (4) mit inneren Kugelbahnen (10); drehmomentübertragende Kugeln (6), die in Bahnpaaren aus jeweils einer äußeren einer inneren Kugelbahn geführt sind; einen Käfig (7) mit Käfigfenstern (8), in denen die Kugeln (6) aufgenommen sind und in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden; wobei der Käfig (7) zumindest gegenüber einem der beiden Teile, nämlich Gelenkaußenteil (3) oder Gelenkinnenteil (4), formschlüssig gehalten ist; wobei das Gelenkinnenteil (4) und das Gelenkaußenteil (3) unter Einwirkung von Axialkräften relativ zueinander begrenzt axial verschiebbar sind, wobei der Käfig (7) elastisch verformt wird; wobei eine Anschlagfläche (35) am anderen der beiden Teile, nämlich Gelenkinnenteil (4) oder Gelenkaußenteil (3), vorgesehen ist, gegen die der Käfig (7) mit einer Gegenfläche anlaufen kann, so daß eine axiale Verschiebung der beiden Teile relativ zueinander begrenzt wird.

Description

Gegenbahngelenk mit Anschlagmitteln für eine mehrteilige Antriebswelle
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Gleichlaufdrehgelenk in Form eines Gegenbahngelenks, insbesondere für eine mehrteilige Antriebswelle, die zur Drehmomentübertragung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs dient. Das Gegenbahngelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil mit äußeren Kugelbahnen, ein Gelenkinnenteil mit inneren Kugelbahnen, drehmomentübertragende Kugeln, die in Bahnpaaren aus jeweils einer äußeren und einer inneren Kugelbahn geführt sind, sowie einen Kugelkäfig mit umfangsver- teilten Käfigfenstern, in denen die Kugeln aufgenommen sind. Dabei bilden erste Außenbahnen mit ersten Innenbahnen erste Bahnpaare, deren Steuerwinkel sich in einer ersten axialen Richtung öffnet. Weiterhin bilden zweite Außenbahnen mit zweiten Innenbahnen zweite Bahnpaare, deren Steuerwinkel sich in einer zweiten axialen Richtung öffnet, die zur ersten Richtung entgegengesetzt ist. Die Kugeln werden mittels des Käfigs in einer gemeinsamen Mittenebene gehalten und bei Gelenkbeugung auf die Winkelhalbierende Ebene geführt. Das Gelenkinnenteil wird mit einem ersten Wellenabschnitt der Antriebswelle verbunden, während das Gelenkaußenteil mit einem zweiten Wellenabschnitt der Antriebswelle verbunden wird. Die Erfindung betrifft weiterhin eine solche Antriebswelle zur Drehmomentübertragung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, die zwei Wellenabschnitte und ein diese miteinander verbindendes Gleichlaufdrehgelenk umfaßt.
Aus der DE 196 52 100 C 1 ist ein Gleichlaufgelenk für eine mehrteilige Antriebswelle bekannt. Das Gelenk ist als VL-Verschiebegelenk mit zur Drehachse winklig verlaufenden Kugelbahnen gestaltet und stellt einen konstruktiv vorgegebenen Normalverschiebeweg bereit. Es sind Anschlagmittel vorgesehen, die am Ende des Normalverschiebewegs wirksam werden und während des Transports und der Montage eine
BESTÄTIGÖMGSKOPie selbsttätige Demontage verhindern und die im Fahrbetrieb auftretende Verlagerungen der Wellenabschnitte begrenzen. Bei darüber hinausgehenden Belastungen im "Crash-Fall" erfolgt eine Zerstörung der Anschlagmittel unter Verformung, wobei ein weiteres Einschieben der beiden Wellenabschnitte ineinander ermöglicht wird. Die Anschlagmittel sind beispielsweise als Ringelement oder Deckelelement gestaltet.
Die DE 199 43 880 C1 zeigt eine Längsantriebswelle mit zwei Wellenabschnitten und einem diese miteinander verbindenden Gleichlaufdrehgelenk, das in Form eines Ge- genbahngelenks gestaltet ist. Die Durchmesserverhältnisse der Bauteile sind derart gewählt, daß - nach Zerstörung des Gleichlaufgelenks im "Crash-Fall" - ein teleskopartiges und im wesentlichen kraftloses Ineinanderfahren der beiden Wellenabschnitte ermöglicht wird, wenn der in axiale Richtung maximal zulässige Verschiebeweg des Gleichlaufgelenks überschritten wird. Der Gelenkkäfig ist als Sollbruchstelle ausgelegt, so daß er nur definierte Axialkräfte zerstörungsfrei aufnehmen kann. Werden diese überschritten, kommt es zu einer Zerstörung des Gleichlaufgelenks.
Aus der DE 100 60 118 C1 ist ein Gegenbahngelenk bekannt, dessen Gelenkaußenteil innen in einer ersten Richtung eine hinterschnittfreie Anschlag- und Führungsfläche für eine sphärische Außenfläche des Käfigs bildet. In einer entgegengesetzten zweiten Richtung bildet der Käfig eine hinterschnittfreie Anschlag- und Führungsfläche für eine sphärische Außenfläche des Gelenkinnenteils.
Aus der DE 100 60 119 A1 ist ein Gegenbahngelenk bekannt, bei dem der Kugelkäfig mit einer sphärischen Außenfläche im Gelenkaußenteil gehalten ist, das eine Anschlag- und Führungsfläche bildet. Dabei ist der Kugelkäfig innerhalb des Gelenkaußenteils in einem innenzylindrischen Verschiebebereich axial verschiebbar.
Aus der DE 100 60 120 A1 ist ein Gegenbahngelenk bekannt, dessen Gelenkaußenteil und Gelenkinnenteil relativ zueinander begrenzt axial verschiebbar sind. Dabei wird der Verschiebeweg durch ein Anschlagen des Gelenkinnenteils an einer sphärischen Innenfläche des Kugelkäfigs begrenzt bzw. durch Anschlagen des Kugelkäfigs an Umfangskanten des Gelenkaußenteils. Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Gleichlaufgelenk für eine mehrteilige Antriebswelle vorzuschlagen, das höhere definierte Axialkräfte zerstörungsfrei aufnehmen kann, wobei die Betriebseigenschaften des Gleichlaufgelenks erhalten bleiben sollen. Eine weitergehende Aufgabe besteht darin, eine mehrteilige Antriebswelle vorzuschlagen, die höhere definierte Axialkräfte zerstörungsfrei aufnehmen kann.
Eine erste Lösung besteht in einem Gleichlaufdrehgelenk in Form eines Gegenbahn- gelenks, insbesondere zur Drehmomentübertragung in einer mehrteiligen Antriebswelle, umfassend ein Gelenkaußenteil mit äußeren Kugelbahnen; ein Gelenkinnenteil mit inneren Kugelbahnen; drehmomentübertragende Kugeln, die in Bahnpaaren aus jeweils einer äußeren Kugelbahn und einer inneren Kugelbahn geführt sind; einen Käfig mit Käfigfenstern, in denen die Kugeln aufgenommen sind und in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden; wobei der Käfig zumindest gegenüber einem der beiden Teile, nämlich Gelenkaußenteil oder Gelenkinnenteil, axial formschlüssig gehalten ist; wobei das Gelenkinnenteil und das Gelenkaußenteil unter Einwirkung von Axialkräften relativ zueinander begrenzt axial verschiebbar sind, wobei der Käfig elastisch verformt wird; wobei eine Anschlagfläche am anderen der beiden Teile, nämlich Gelenkinnenteil oder Gelenkaußenteil, vorgesehen ist, gegen die der Käfig mit einer Gegenfläche anlaufen kann, so daß eine axiale Verschiebung der beiden Teile relativ zueinander begrenzt wird.
Der Vorteil besteht darin, daß das erfindungsgemäße Gegenbahngelenk Axialkräfte in gewissem Umfang aufnehmen kann, ohne seine Funktionsfähigkeit zu verlieren. Dabei verformt sich der Käfig innerhalb des Verschiebewegs bis zum Erreichen der Anschlagfläche lediglich im elastischen Bereich. Nach dem Einwirken der Axialkräfte nimmt der Käfig wieder seine ursprüngliche Gestalt an, so daß das Gegenbahngelenk weiterhin uneingeschränkt funktionsfähig ist. Die Anschlagfläche ist so ausgelegt, daß sie Axialkräfte schadensfrei aufnehmen kann, die größer sind als die Axialkräfte, die der Käfig an sich aufnehmen kann. Werden diese Axialkräfte überschritten, beispielsweise im "Crash-Fall", verliert die Anschlagfläche ihre Haltefunktion. Die Anschlagfläche und der Käfig werden dann plastisch verformt, so daß das Gelenkinnenteil und das Gelenkaußenteil weiter relativ zueinander verschoben werden kön- nen. So kann ein unkontrolliertes Ausknicken der mit dem Gelenkaußenteil bzw. Gelenkinnenteil verbundenen Anschlußteile verhindert werden.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung kommt beispielsweise bei der Montage eines Anschlußbauteils an das Gelenkinnenteil bzw. das Gelenkaußenteil zum Tragen. Beispielsweise kann es beim Einstecken eines Anschlußzapfens in das Gelenkinnenteil unter Übergangs- oder Preßpassung zu Axialkräften kommen, die von der Anschlagfläche aufgenommen werden, so daß eine plastische Verformung der Gelenkbauteile verhindert wird. Dasselbe gilt beim Einsatz des erfindungsgemäßen Gelenks in einer Längsantriebswelle im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs. Hier kann es bei Fahrten über Schlechtwegstrecken oder bei kleineren Unfällen, das heißt bei Unfällen, die mit geringer Fahrzeuggeschwindigkeit verursacht werden, zu axialen Zugoder Druckkräften kommen, die von den Gelenken aufgenommen werden müssen. Dabei bewirkt die Anschlagfläche - nach einer definierten axialen Verschiebung des Gelenkaußenteils relativ zum Gelenkinnenteil - eine Kraftübertragung der Axialkräfte vom Gelenkinnenteil über den Käfig auf das Gelenkaußenteil. Der Käfig erfährt keine plastische Verformung, so daß das Gelenk voll funktionsfähig bleibt.
Die Anschlagfläche ist vorzugsweise derart gestaltet bzw. angeordnet, daß sie eine Verschiebung des Gelenkaußenteils relativ zum Gelenkinnenteil von etwa 2 mm ermöglicht, wobei die Verschiebung unter elastischer Verformung der beteiligten Bauteile, insbesondere des Käfigs, erfolgt. Durch die Anschlagfläche können zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil wirkende Axialkräften von bis zu 80 kN abgestützt werden. Die Anschlagfläche kann so angeordnet sein, daß sie bei auftretenden Druckkräften ein Einschieben des Gelenkinnenteils in das Gelenkaußenteil begrenzt, bzw. so, daß sie bei auftretenden Zugkräften ein Ausziehen des Gelenkinnenteils aus dem Gelenkaußenteil. Das Gegenbahngelenk ist vorzugsweise als Scheibengelenk gestaltet und umfaßt ein in beide axiale Richtungen offenes Gelenkaußenteil.
Nach einer ersten Ausführungsform ist der Käfig gegenüber dem Gelenkinnenteil formschlüssig gehalten, wobei die Anschlagfläche dem Gelenkaußenteil zugeordnet ist, wobei zwischen dem Käfig und der Anschlagfläche in axial lastfreiem Zustand ein Ringspalt gebildet ist. Mit "formschlüssig gehalten" ist in diesem Zusammenhang gemeint, daß der Käfig auf dem Gelenkinnenteil unter Berücksichtigung üblicher Fertigungstoleranzen geführt ist und gegenüber diesem keine Axialverschiebungen durchführen kann. Der Ringspalt zwischen der Außenfläche des Käfigs und dem Gelenkinnenteil ermöglicht eine gewisse Verschiebung des Gelenkinnenteils samt Käfig relativ zum Gelenkaußenteil, wobei der Käfig lediglich elastisch verformt wird.
Nach einer ersten Variante ist die Anschlagfläche als Ringfläche am Gelenkaußenteil ausgebildet, gegen die der Käfig mit einer Außenfläche anlaufen kann. Nach einer zweiten Variante ist die Anschlagfläche als Ringfläche an einer Haltescheibe gebildet, die mit dem Gelenkaußenteil fest verbunden ist und gegen die der Käfig mit einer Außenfläche anlaufen kann. Der Käfig taucht vorzugsweise in eine zentrale Öffnung der Haltescheibe zumindest teilweise ein, wobei - im axial lastfreien Zustand - zwischen der Außenfläche des Käfigs und der Anschlagfläche ein Ringspalt vorhanden ist. Durch diese Maßnahme ergibt sich eine axial platzsparende Anordnung. In beiden Varianten ist die Außenfläche des Käfigs vorzugsweise sphärisch, während die Anschlagfläche des Gelenkaußenteils bzw. der Haltescheibe, gegen die der Käfig anlaufen kann, konisch oder kugelig sein kann.
Nach einer zweiten Ausführungsform ist der Käfig gegenüber dem Gelenkaußenteil formschlüssig gehalten, wobei die Anschlagfläche am Käfig gebildet ist, wobei zwischen dem Käfig und dem Gelenkinnenteil in axial lastfreiem Zustand ein Ringspalt gebildet ist. Der Ringspalt ermöglicht eine gewisse axiale Verschiebung des Gelenkaußenteils samt Käfig relativ zum Gelenkinnenteil, wobei der Käfig elastisch verformt wird. Mit "formschlüssig gehalten" ist gemeint, daß der Käfig im Gelenkaußenteil unter Berücksichtigung üblicher Fertigungstoleranzen axial spielfrei geführt ist.
Nach einer bevorzugten Weiterbildung, die für beide obigen Ausführungsformen gilt, sind zusätzlich zu der Anschlagfläche weitere Haltemittel vorgesehen, die eine axiale Verschiebung des Gelenkaußenteils relativ zum Gelenkinnenteil begrenzen; wobei die Haltemittel derart ausgelegt sind, daß sie Axialkräfte schadensfrei aufnehmen können, die größer sind als die Axialkräfte, welche von der Anschlagfläche gerade noch schadensfrei abgestützt werden können. Diese Ausgestaltung ist für bestimmte Anwendungen besonders günstig, in denen verhindert werden soll, daß nach dem Zerlegen des Gelenks eine weitere Verschiebung des Gelenkaußenteils relativ zum Gelenkinnenteil stattfindet. Dies kann beispielsweise bei einer Längsantriebswelle der Fall sein, die zwei Wellenabschnitte mit jeweils einem äußeren Anschlußgelenk sowie ein die beiden Wellenabschnitt gelenkig miteinander verbindendes Zwischengelenk umfaßt. Hier kann es gewünscht sein, daß zumindest eines der Anschlußgelenke bei einem Unfall nur eine begrenzte Axialverschiebung erlaubt, damit eine kontrolliertes Ineinanderfahren der beiden Wellenabschnitte im Bereich des nach dem Unfall zerlegten Zwischengelenks erfolgt.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung sind die Haltemittel in Form einer Halteplatte gestaltet, die mit dem Gelenkaußenteil fest verbunden ist. Die Halteplatte ist vorzugsweise napfförmig gestaltet und umfaßt einen konischen Abschnitt und einen innen an diesen anschließenden Boden, gegen den das Gelenkinnenteil nach Zerstören des Gelenks anschlagen kann. Die Halteplatte weist einen außen an den konischen Abschnitt anschließenden Flansch auf, der mit dem Gelenkaußenteil fest verbunden ist. Es ist für eine platzsparende Anordnung günstig, wenn die Halteplatte in eine ringförmige Ausnehmung des Gelenkaußenteils eingesetzt ist. Die Verbindung kann beispielsweise mittels Schweißen erfolgen.
Eine weitergehende Lösung der obengenannten Aufgabe besteht in einer ungeteilten Antriebswelle zum Übertragen von Drehmomenten im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend ein Wellenrohr sowie zwei an den Enden des Wellenrohrs drehfest angeschlossene Drehgelenke, wobei zumindest eines der beiden Drehgelenke nach einer der obengenannten Ausführungsformen gestaltet ist. An den Enden des Wellenrohrs sind vorzugsweise Anschlußteile befestigt, beispielsweise ein Wellenzapfen bzw. ein Wellenflansch. Mit den Anschlußteilen sind die Drehgelenke mit ihrem jeweiligen Gelenkinnenteil bzw. Gelenkaußenteil fest verbunden. Von den Drehgelenken können eines oder auch beide in Form eines erfindungsgemäßen Gleichlaufdrehgelenks gestaltet sein. Die Vorteile der so gebildeten erfindungsgemäßen ungeteilten Antriebswelle sind dieselben wie des obengenannten Gleichlaufdrehgelenks. Dieses kann Axialkräfte bis zu einer bestimmten Höhe aufnehmen, die beispielsweise bei der Montage des Gegenbahngelenks auftreten können, ohne sei- ne Funktionsfähigkeit zu verlieren. Insofern kann auch die Antriebswelle Axialkräfte bis zu dieser Höhe unter Beibehaltung ihrer Funktionsfähigkeit aufnehmen.
Eine weitere Lösung der obengenannten Aufgebe besteht in einer mehrteiligen Antriebswelle zum Übertragen von Drehmomenten im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend einen ersten Wellenabschnitt mit einem Wellenrohr; einen zweiten Wellenabschnitt; ein die beiden Wellenabschnitte drehfest miteinander verbindendes Drehgelenk; wobei der zweite Wellenabschnitt und der erste Wellenabschnitt derart gestaltet sind, daß sie - nach einem Zerlegen des Drehgelenks aufgrund von Axialkräften, die größer sind als die Axialkräfte, welche die Anschlagfläche gerade noch aufnehmen kann - ineinanderschiebbar sind; wobei das die beiden Wellenabschnitte miteinander verbindende Drehgelenk nach einer der obengenannten Ausführungen gestaltet ist.
Die erfindungsgemäße mehrteilige Antriebswelle hat im wesentlichen dieselben Vorteile wie die ungeteilte Antriebswelle bzw. wie das obengenannte Gegenbahngelenk. Das erfindungsgemäße Gegenbahngelenk kann Axialkräfte bis zu einer bestimmten Höhe aufnehmen, beispielsweise bei der Montage des Gegenbahngelenks oder bei kleineren Unfällen, ohne seine Funktionsfähigkeit zu verlieren. Der Käfig des Gegenbahngelenks erfährt bei Axialkräften, welche die Anschlagfläche aufnehmen kann, keine plastische Verformung, so daß das Gelenk auch nach dem Unfall noch voll funktionsfähig ist. Insofern behält auch die erfindungsgemäße Antriebswelle bei auftretenden Axialkräften bis zur genannten Höhe ihre Funktionsfähigkeit. Übersteigen die bei einem Unfall auftretenden Axialkräfte die Aufnahmekapazität der Anschlagfläche, so wird das Gelenk zerlegt und die beiden Wellenteile können ineinanderfahren.
Nach einer bevorzugten Ausgestaltung ist das Gelenkinnenteil des Gleichlaufdrehgelenks mit einem Zapfen des zweiten Wellenabschnitts verbunden, und das Gelenkaußenteil des Gleichlaufdrehgelenks ist zumindest mittelbar mit dem Wellenrohr des ersten Wellenabschnitts verbunden. Der erste Wellenabschnitt ist im Längsantriebsstrang eines Kraftfahrzeugs vorzugsweise einem vorne liegenden Schaltgetriebe zugeordnet, während der zweite Wellenabschnitt, der in den ersten Wellenabschnitt eintauchen kann, einem Hinterachsdifferential zugeordnet. Dabei ist zum Anschlie- ßen an das Schaltgetriebe ein weiteres Drehgelenk vorgesehen, das vorzugsweise in Form eines VL-Gelenks gestaltet ist. An dem hinteren Ende des zweiten Wellenabschnitts ist ein weiteres Drehgelenk vorgesehen, das nach einer der obengenannte Ausführungsformen gestaltet ist. Die an den Enden der mehrteiligen Antriebswelle verwendeten Drehgelenke können jedoch auch anderen Typs sein, und beispielsweise in Form von Kreuzgelenken oder Scheibengelenken (Hardyscheibe) gestaltet sein. Alle drei Drehgelenke sind so ausgelegt, daß sie erste Axialkräfte schadensfrei aufnehmen können. Es ist besonders günstig, wenn das mit den Hinterachsdifferential zu verbindende Gegenbahngelenk zusätzlich mit Haltemitteln versehen ist, die - nach einem Zerlegen des Gelenks - auch über die ersten Axialkräfte hinausgehende Axialkräfte übertragen können. Die Haltemittel begrenzen einen Verschiebeweg des Gelenkaußenteils relativ zum Gelenkinnenteil nach Zerlegen des Gelenks. Auf diese Weise wird gewährleistet, daß das Teleskopieren am mittleren Gelenk erfolgt, wobei der zweite Wellenabschnitt in den ersten Wellenabschnitt eintaucht. Ein ungewünschtes Ausknicken der Antriebswelle wird verhindert.
Bevorzugte Ausführungsformen werden nachstehend anhand der Zeichnungsfiguren erläutert. Es zeigt
Figur 1 ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk in einer ersten Ausführungsform a) im Längsschnitt, der in der oberen Bildhälfte durch eine Kugelbahn verläuft und in der unteren Bildhälfte durch einen Käfigsteg; b) den Schnitt durch den Käfigsteg aus Figur 1a in vergrößerter Darstellung;
Figur 2 ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk in einer zweiten Ausführungsform im Längsschnitt, der in der oberen Bildhälfte durch eine Kugelbahn verläuft und in der unteren Bildhälfte durch einen Käfigsteg;
Figur 3 ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk in einer dritten Ausführungsform im Längsschnitt, der in der oberen Bildhälfte durch eine Kugelbahn verläuft und in der unteren Bildhälfte durch einen Käfigsteg; Figur 4 ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk in einer vierten Ausführungsform a) im Längsschnitt durch ein Gegenbahnpaar; b) einen Ausschnitt der Haltescheibe aus Figur 4a in vergrößerter Darstellung;
Figur 5 ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk in einer fünften Ausführungsform a) im Längsschnitt, der in der oberen Bildhälfte durch eine Kugelbahn verläuft und in der unteren Bildhälfte durch einen Käfigsteg; b) den Schnitt durch den Käfigsteg aus Figur 5a in vergrößerter Darstellung;
Figur 6 ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk in einer sechsten Ausführungsform a) im Längsschnitt, der in der oberen Bildhälfte durch eine Kugelbahn verläuft und in der unteren Bildhälfte durch einen Käfigsteg; b) den Schnitt durch den Käfigsteg aus Figur 6a in vergrößerter Darstellung;
Figur 7 ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk in einer siebten Ausführungsform im Längsschnitt, der in der oberen Bildhälfte durch eine Kugelbahn verläuft und in der unteren Bildhälfte durch einen Käfigsteg;
Figur 8 ein erfindungsgemäßes Gleichlaufdrehgelenk in einer achten Ausführungsform a) im Längsschnitt, der in der oberen Bildhälfte durch eine Kugelbahn verläuft und in der unteren Bildhälfte durch einen Käfigsteg; b) den Schnitt durch den Käfigsteg aus Figur 8a in vergrößerter Darstellung;
Figur 9 eine erfindungsgemäße mehrteilige Antriebswelle mit zwei erfindungs- gemäßen Gleichlaufdrehgelenken im Längsschnitt;
Die Figuren 1 bis 8 werden hinsichtlich ihrer Gemeinsamkeiten zunächst gemeinsam beschrieben. Dabei sind einander entsprechende Bauteile mit gleichen Bezugszif- fem, und abgewandelte Bauteile mit tiefergestellten Indizes versehen.
Jedes der Gleichlaufdrehgelenke 2 umfaßt ein Gelenkaußenteil 3, ein Gelenkinnenteil 4 mit Einstecköffnung 5 für einen Zapfen, Kugeln 6 und einen Kugelkäfig 7 mit Käfigfenstern 8, in denen die Kugeln 6 in einer Ebene E gehalten sind. Die Gleichlaufdrehgelenke 2 sind als Gegenbahngelenke ausgeführt, das heißt äußere erste Kugelbahnen 91 im Gelenkaußenteil 3 und innere erste Kugelbahnen 10' im Gelenkinnenteil 4 verlaufen axial gegensinnig zu äußeren zweiten Kugelbahnen 9" im Gelenkaußenteil 3 und inneren ersten Kugelbahnen 10" im Gelenkinnenteil 4; dabei sind die zweiten Kugelbahnen 9", 10" nur in Figur 4a ersichtlich. Die so gebildeten ersten Bahnpaare haben Steuerwinkel, die sich in einer ersten Richtung R1 öffnen, während die zweiten Bahnpaare Steuerwinkel haben, die sich in einer zweiten Richtung R2 öffnen. Die Gegenbahnformation entsteht dadurch, daß die Krümmungsmittelpunkte der Bahnmittellinien, die parallel zu den dargestellten Bahngrundlinien verlaufen, in jedem der Bauteile 3, 4 über dem Umfang abwechselnd in entgegengesetzte axiale Richtung gegenüber der Gelenkmittelebene versetzt sind. Dabei wird die Gelenkmittelebene durch die Mittelpunkte der Kugeln 6 bei gestrecktem Gelenk definiert. Die Anzahl der drehmomentübertragenden Kugeln 6 und der Käfigfenster beträgt zehn, wobei selbstverständlich auch eine andere gerade Anzahl von Kugeln und Käfigfenstern verwendet werden kann, z. B. sechs, acht oder zwölf.
Das Gegenbahngelenk 2 ist als Scheibengelenk gestaltet, das heißt, daß das Gelenkaußenteil 3 in beide Richtungen R1 , R2 offen ist. In der ersten Richtung R1 ist das Gegenbahngelenk 2 mittels einer Dichtungsanordnung 12 nach außen hin abgedichtet. Die Dichtungsanordnung 12 umfaßt eine Blechkappe 13, die mit einem Bördelbund 27 in eine umlaufende Ringnut 14 des Gelenkaußenteils 3 eingreift, und einen Membranbalg 15, der auf einem hülsenförmigen Ansatz 16 des Gelenkinnenteils 4 dichtend aufsitzt. Die Blechkappe 13 ist gegenüber dem Gelenkaußenteil 3 mittels eines Dichtrings 17 abgedichtet, der in einer weiteren Ringnut 28 des Gelenkaußen- teils 3 einsitzt. Der Membranbalg 15 greift mit einem äußeren Bund 18 in eine nach innen offene umlaufende Ausnehmung 29 der Blechkappe 13 dichtend ein. Radial innen ist der Membranbalg 15 mit einem inneren Bund 19 auf dem hülsenförmigen Ansatz 16 mittels eines Sicherungsrings 20 dichtend befestigt. In der zweiten Richtung R2 ist das Gegenbahngelenk 2 mittels eines Deckels 22 abgedichtet, der mit einem außenliegenden Flanschabschnitt in einer Eindrehung 23 des Gelenkaußenteils 3 gehalten ist. Weiterhin ist ein Deckel 24 vorgesehen, der in der Einstecköffnung 5 des Gelenkinnenteils 4 dichtend einsitzt. An dem Gelenkaußenteil 3 ist eine Hohlwelle 25 mittels Schweißen angeschlossen, die mit einem Flanschabschnitt 26 in die Eindrehung 23 eingesetzt ist. Das gezeigte Gelenk dient insofern insbesondere zum Einsatz in einer ein- oder mehrteiligen Antriebswelle, wobei eine direkte Verbindung des Gelenkaußenteils 3 mit einem Wellenrohr vorgesehen ist.
Im folgenden werden die erfindungsgemäßen Gegenbahngelenke 2 im Hinblick auf ihre Besonderheiten erläutert.
Es ist in Figur 1 ersichtlich, daß der Käfig 7 mit einer sphärischen Innenfläche 32 auf einer sphärischen Außenfläche 33 des Gelenkinnenteils 4 formschlüssig gehalten ist. So ist der Käfig 7 gegenüber dem Gelenkinnenteil 4 axial fixiert. Das Gelenkaußenteil 3 hat eine Innenfläche 34, die in Richtung R1 hinterschnittfrei gestaltet ist und in Richtung R2 eine ringförmige Anschlagfläche 35 aufweist. Im axial lastfreien Zustand ist zwischen der Innenfläche 34 und der sphärischen Außenfläche 36 des Käfigs 7 ein Ringspalt gebildet. Wenn zwischen dem Gelenkaußenteil 3 und dem Gelenkinnenteil 4 aufeinander zu gerichtete Axialkräfte wirksam sind, wie sie beispielsweise beim Einstecken eines Wellenzapfens in die Einstecköffnung 5 des Gelenkinnenteils 4 oder bei einem leichten Unfall auftreten können, verformen sich die beteiligten Bauteile, insbesondere der Käfig 7, so weit elastisch bis er mit seiner sphärischen Außenfläche 36 gegen die Anschlagfläche 35 des Gelenkaußenteils 3 zur Anlage kommt. Auf diese Weise wird eine weitere Verschiebung des Gelenkinnenteils 4 relativ zum Gelenkaußenteil 3 begrenzt und eine plastische Verformung der beiteiligten Bauteile, insbesondere des Käfigs 7, verhindert. Das Gegenbahngelenk 2 ist nach der Einwirkung der Axialkräfte weiterhin uneingeschränkt funktionsfähig, da der Käfig wieder seine Ausgangsform einnimmt. Die Anschlagfläche 35 ist so gestaltet, daß sie Axialkräfte zerstörungsfrei aufnehmen kann, die - ohne vorgesehene Anschlagfläche - bereits zu einer plastischen Verformung des Käfigs 7 und somit einer Zerstörung des Gelenks 2 führen würden. Die Axialkräfte, die die Anschlagfläche 35 gerade noch aufnehmen kann, sind als erste Axialkräfte definiert. Treten noch höhere als die ersten Axialkräfte auf, beispielsweise aufgrund eines heftigeren Unfalls des Kraftfahrzeugs, wird die Anschlagfläche 35 aufgeweitet und verliert somit ihre Haltefunktion. Das Gegenbahngelenk 2 wird zerstört, so daß Gelenkinnenteil 4 und Gelenkaußenteil 3 im weiteren Verlauf im wesentlichen kraftfrei aufeinander zu wandern können. Ein unkontrolliertes Ausknicken der mit dem Gelenkaußenteil 3 bzw. Gelenkinnenteil 4 verbundenen Anschlußteile 25 wird verhindert.
Das in Figur 2 gezeigte Gegenbahngelenk 22 entspricht hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktionsweise demjenigen aus Figur 1 weitgehend. Insofern wird auf die obige Beschreibung verwiesen. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich dadurch, daß hier der Käfig 72 mit seiner sphärischen Außenfläche 36 in einer sphärischen Innenfläche 342 des Gelenkaußenteils 3 formschlüssig gehalten ist. Die Innenfläche 322 des Käfigs 72ist in Richtung R1 hinterschnittfrei gestaltet und bildet in Richtung R2 eine ringförmige Stützfläche, gegen welche die sphärische Anschlagfläche 352 des Gelenkinnenteils 4 anschlagen kann. Dabei ist im Normalbetrieb, das heißt ohne Einwirkung von Axialkräften zwischen dem Gelenkaußenteil 3 und dem Gelenkinnenteil 4, ein Ringspalt zwischen dem Gelenkinnenteil 4 und der Innenfläche 322 des Käfigs 72 gebildet. Dies bedeutet, daß das Gelenkaußenteil 3 und das Gelenkinnenteil 4 bei Einwirkung von Axialkräften - unter elastischer Verformung der Bauteile, insbesondere des Käfigs 72 - in begrenztem Maße aufeinander zu verschoben werden können. Die relative Verschiebung wird durch Anlaufen der sphärischen Anschlagfläche 352 des Gelenkinnenteils 4 gegen die teilsphärische Stützfläche des Käfigs 72 begrenzt, so daß die Axialkräfte vom Gelenkinnenteil 4 über den Käfig 72 direkt in das Gelenkaußenteil 3 eingeleitet werden. Treten noch höhere als die ersten Axialkräfte auf, welche der Käfig 72 im Zusammenwirken mit der Anschlagfläche 3Ö2 schadensfrei aufnehmen kann, wird der Käfig 72 unter plastischer Verformung aufgeweitet und verliert seine Haltefunktion. Das Gegenbahngelenk 2 wird zerstört, so daß Gelenkinnenteil 4 und Gelenkaußenteil 3 im weiteren Verlauf im wesentlichen kraftfrei ineinanderfahren können.
Figur 3 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gegenbahn- gelenks. Dieses entspricht hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktionsweise weitgehend den obengenannten Gegenbahngelenken. Insofern wird auf die obige Beschreibung Bezug genommen, wobei abgewandelte Bauteile mit um die Ziffer drei tiefergestellten Indizes versehen sind. Während die Anschlagfläche bei den obengenannten Ausführungsformen zur Aufnahme von aufeinander zu wirkenden Axialkräften, das heißt Druckkräften, angeordnet ist, ist die Anschlagfläche 353 in der vorliegenden Ausführungsform zur Aufnahme von in entgegengesetzte Richtung wirkenden Axialkräften, das heißt Zugkräften, ausgebildet. Hierfür ist der Käfig 73 mit seiner sphärischen Außenfläche 36 in der sphärischen Innenfläche 34 des Gelenkaußenteils 3 formschlüssig gehalten. Die Innenfläche 323 des Käfigs 73 ist in Richtung R2 hinterschnittfrei gestaltet und bildet in Richtung R1 eine ringförmige Stützfläche für die Anschlagfläche 353, die hier als sphärische Außenfläche des Gelenkinnenteils 4 gestaltet ist. Im axial lastfreien Zustand ist zwischen zwischen dem Käfig 73 und dem Gelenkinnenteil 4 ein Ringspalt gebildet. Unter Einwirkung von zwischen dem Gelenkaußenteil 3 und dem Gelenkinnenteil 4 wirkenden Zugkräften wandert das Gelenkinnenteil 4 - unter elastischer Verformung der Bauteile, insbesondere des Käfigs 73 - in Richtung Stützfläche des Käfigs 73 und kommt an dieser zur Anlage. In dieser Position werden die Zugkräfte vom Gelenkinnenteil 4 über den Käfig 73 direkt in das Gelenkaußenteil 3 eingeleitet. Treten noch höhere als die ersten Axialkräfte auf, welche der Käfig 73 im Zusammenwirken mit der Anschlagfläche 353 schadensfrei aufnehmen kann, wird der Käfig 73 aufgeweitet und verliert seine Haltefunktion.
In Ergänzung zu der Ausführungsform nach Figur 3 ist eine weitere Ausführungsform zur Aufnahme von Zugkräften denkbar, die nicht dargestellt ist. Dabei kann der Käfig mit einer sphärischen Innenfläche auf einer sphärischen Außenfläche des Gelenkinnenteils formschlüssig gehalten sein. Die Innenfläche des Gelenkaußenteils würde in Richtung R1 eine Anschlagfläche für die sphärische Außenfläche des Käfigs bilden und wäre in Richtung R2 hinterschnittfrei gestaltet. Der Ringspalt zur Ermöglichung einer begrenzten Axialverschiebung wäre zwischen dem Käfig und dem Gelenkau- ßenteil gebildet.
Figur 4 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gegenbahn- gelenks 2, das zur Aufnahme von Druckkräften gestaltet ist. Es ist in der unteren Bildhälfte von Figur 4a) auch ein zweites Bahnpaar bestehend aus zweiten Kugelbahnen 9", 10" ersichtlich, dessen Steuerwinkel sich in entgegengesetzte Richtung öffnet wie der Steuerwinkel des ersten Bahnpaares 9\ 10'. Das gezeigte Gegen- bahngelenk entspricht in weiten Teilen demjenigen aus Figur 1 , auf deren Beschreibung insofern Bezug genommen wird. Dabei sind abgewandelte Bauteile mit Bezugszeichen mit um die Ziffer vier tiefergestellten Indizes versehen. Vorliegend ist der Käfig 74 mit seiner sphärischen Innenfläche 32 auf der sphärischen Außenfläche 33 des Gelenkinnenteils 4 formschlüssig gehalten. Das Gelenkaußenteil 34 hat eine zylindrische Innenfläche 344, so daß der Käfig 74 prinzipiell gegenüber dem Gelenkaußenteil 34 axial beweglich ist. Die Anschlagfläche 354 zur Begrenzung des Verschiebewegs des Käfigs 74 gegenüber dem Gelenkaußenteil 34 ist an einer Haltescheibe 37 gebildet, die in einer Eindrehung 23 des Gelenkaußenteils 3 einsitzt und mit diesem mittels Schweißen fest verbunden ist. Die Anschlagfläche 354, gegen die der Käfig 74 mit seiner sphärischen Außenfläche 36 anlaufen kann, ist sphärisch gestaltet. Im Normalbetrieb, das heißt ohne Einwirkung von nennenswerten Axialkräften auf das Gelenk 24) ist zwischen dem Käfig 74 und der Anschlagfläche 354 der Haltescheibe 37 ein Ringspalt gebildet. Unter Einwirkung von zwischen dem Gelenkaußenteil 3 und dem Gelenkinnenteil 4 wirkenden Druckkräften wandert der Käfig 74 unter elastischer Verformung in Richtung Anschlagfläche 354 und kommt an dieser zur Anlage. In dieser Stellung werden die Druckkräfte vom Gelenkinnenteil 4 über den Käfig 74 und dessen Außenfläche 36 in die Haltescheibe 37 und damit in das Gelenkaußenteil 3 eingeleitet. Treten noch höhere als die ersten Axialkräfte auf, welche die Anschlagfläche 354 der Haltescheibe 37 schadensfrei aufnehmen kann, wird letztere aufgeweitet und verliert ihre Haltefunktion. Das Gelenkinnenteil 4 und das Gelenkaußenteil 3 können im weiteren Verlauf im wesentlichen kraftfrei ineinander- fahren.
Figur 5 zeigt ein weiteres Gegenbahngelenk 2s, das hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktionsweise demjenigen aus Figur 1 weitestgehend entspricht. Insofern wird auf die obige Beschreibung verwiesen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen Bezugsziffern versehen sind. In Ergänzung zu der Anschlagfläche 35s, die erste Axialkräfte gerade noch schadensfrei aufnehmen kann, umfaßt das vorliegende Gegen- bahngelenk 25 zusätzliche Haltemittel 38, die noch höhere Axialkräfte aufnehmen können. Die Haltemittel sind in Form einer Halteplatte 38 gestaltet, die mit dem Gelenkaußenteil 3 fest verbunden ist, beispielsweise mittels Schweißen. Die Halteplatte 38 ist napfförmig gestaltet und umfaßt radial außen ein Flanschteil 39, das in einer Eindrehung 23 des Gelenkaußenteils 3 einsitzt, sowie einen daran anschließendes Konusabschnitt 40 und einen innen an den Konusabschnitt anschließenden Boden 42. Durch die napfförmige Gestalt hat die Halteplatte 38 eine Dichtfunktion für das Gelenk 25. Die Funktionsweise der Halteplatte 38 ist dergestalt, daß das Gelenkinnenteil 4 bei Überschreiten der ersten Axialkräfte, welche die Anschlagfläche 35s gerade noch schadensfrei aufnehmen kann, gegen den Boden 42 der Halteplatte 38 anschlägt. Die Halteplatte 38 kann größere Axialkräfte von deutlich über 80 kN aufnehmen und verhindert somit ein weiteres Ineinanderfahren des Gelenkinnenteils 4 in das Gelenkaußenteil 3 nach Zerlegen des Gelenks 25. Dies ist insbesondere beim Einsatz des Gegenbahngelenks 2s in mehrteiligen Antriebswellen von Vorteil, bei der eine Axialverschiebung nach einem Unfall zum Schutz der Fahrzeuginsassen an einer anderen definierten Stelle als dem mit der Halteplatte versehenen Gelenk stattfinden soll.
Figur 6 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gegenbahngelenks 2Q. Dieses entspricht hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktionsweise demjenigen aus Figur 2 weitestgehend, so daß auf die obige Beschreibung Bezug genommen werden kann. Das vorliegende Gegenbahngelenk 2 umfaßt zusätzlich zu der Anschlagfläche 35β weitere Haltemittel in Form einer Halteplatte 38, wie sie bereits im Zusammenhang mit dem in Figur 5 gezeigten Gegenbahngelenk erläutert wurden. Auf die diesbezügliche Beschreibung zur Ausführungsform nach Figur 5 wird insofern Bezug genommen.
Figur 7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Gegenbahngelenks 27, das hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktionsweise weitgehend demjenigen aus Figur 5 entspricht. Auf die entsprechende Beschreibung wird inso- fern Bezug genommen. Die Anschlagfläche 357 ist vorliegend so gestaltet, daß das Gelenk 27 axiale Zugkräfte bis zu einem begrenzten Maße aufnehmen kann. Solche Zugkräfte können beispielsweise in der Längsantriebswelle bei Fahrten über Schlechtwegstrecken oder bei kleineren Unfällen auftreten, bei denen der vorne eingebaute Motor gegenüber dem Hinterachsdifferential nach vorne schwingt. Zusätzlich zu der Anschlagfläche 357 sind Haltemittel in Form einer Halteplatte 38 vorgesehen, die axiale Druckkräfte zwischen dem Gelenkaußenteil 3 und dem Gelenkinnenteil 4 aufnehmen kann. Der Aufbau und die Funktionsweise der Halteplatte 38 entspricht derjenigen aus Figur 5, auf deren Beschreibung insofern verwiesen wird. Treten bei einem Frontalcrash hohe axiale Druckkräfte auf, wird das Gelenk 27 zerlegt, und das Gelenkinnenteil 4 schlägt gegen den Boden 42 der Halteplatte 38 an. Die Halteplatte 38 verhindert somit ein weiteres Ineinanderfahren des Gelenkinnenteils 4 in das Gelenkaußenteil 3.
Das in Figur 8 gezeigte Gegenbahngelenk 28 entspricht hinsichtlich seines Aufbaus und seiner Funktionsweise demjenigen aus Figur 7 weitestgehend. Insofern wird auf die obige Beschreibung verwiesen, wobei gleiche Bauteile mit gleichen und abgewandelte Bauteile mit Bezugszeichen mit um die Ziffer acht tiefergestellten Indizes versehen sind. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich lediglich dadurch, daß im Gelenkaußenteil 3 zwei ringförmige Anschlagflächen 35s, 35'8 gebildet sind, um sowohl zwischen dem Gelenkinnenteil und dem Gelenkaußenteil wirkende Druckkräfte als auch Zugkräfte abzustützen. In axial lastfreiem Zustand ist zwischen der sphärischen Außenfläche des Käfigs 78 und der Innenfläche des Gelenkaußenteils 3 ein Ringspalt gebildet. Die Innenfläche des Gelenkaußenteils 3 ist sphärisch gestaltet und bildet an ihren axial entgegengesetzten Enden die Anschlagflächen 353, 358\ gegen die der Käfig 78 anlaufen kann. Diese ermöglichen, daß Druck- oder Zugkräfte vom Gelenkinnenteil 4 über den Käfig 7s direkt in das Gelenkaußenteil 3 eingeleitet werden. Übersteigen die Axialkräfte die Aufnahmekapazität der jeweiligen Anschlagfläche 358, 35s1, wird letztere aufgeweitet und verliert ihre Haltefunktion. Das Gegenbahngelenk 2 wird zerstört, so daß Gelenkinnenteil 4 und Gelenkaußenteil 3 im weiteren Verlauf im wesentlichen kraftfrei ineinanderfahren bzw. auseinanderfahren können. In Ergänzung zu der Ausführungsform nach Figur 8 ist eine weitere Ausführungsform denkbar, die nicht dargestellt ist. Der Käfig kann selbstverständlich auch mit seiner sphärischen Außenfläche in einer sphärischen Innenfläche des Gelenkaußenteils formschlüssig gehalten sein, während das Gelenkinnenteil die Anschlagflächen in beide axiale Richtungen bildet. Dann wäre zwischen der Innenfläche des Käfigs und dem Gelenkinnenteil ein Ringspalt vorzusehen.
Figur 9 zeigt eine mehrteilige Antriebswelle 43 mit einem Zwischenlager 44, wie sie für den Antriebsstrang eines Kraftfahrzeuges zur Übertragung von Drehmomenten vom Schaltgetriebe auf das Achsdifferential verwendet wird, in gestreckter Lage zu der Längsachse X. Die Längsantriebswelle 43 umfaßt einen ersten Wellenabschnitt 45 und einen zweiten Wellenabschnitt 46, welche mittels eines Gleichlaufdrehgelenks 23 miteinander verbunden sind. Das Gleichlaufdrehgelenk 23 ist in Form eines Gegenbahngelenks nach Figur 3 gestaltet, wobei auf die obige Beschreibung Bezug genommen wird.
Das Gelenkaußenteil 3 ist mit einem Wellenrohr 47 des ersten Wellenabschnitts 45 fest verbunden und das Gelenkinnenteil 4 ist mit einem Zapfen 48 des zweiten Wellenabschnitts 46 fest verbunden. Axial benachbart zum Drehgelenk 2 ist das Zwischenlager 44 mit Dämpfungskörper 49 angeordnet, in dem die Antriebswelle 43 an die Fahrzeugkarosserie angeschlossen wird. Dabei ist die Längsantriebswelle 43 mittels eines Wälzlagers 50, das auf einem Lagerabschnitt 52 des zweiten Wellenabschnitts 46 im Zwischenlager 44 aufgezogen ist, drehbar gelagert. Der größte Außendurchmesser D des zweiten Wellenabschnitts 46 ist kleiner als der Innendurchmesser d des Wellenrohrs 47, so daß bei einem Unfall nach einem Zerlegen des Gegenbahngelenks 2 ein Verkürzen der Antriebswelle 43 durch Einschieben des zweiten Wellenabschnitts 46, geführt durch den in das Gelenkaußenteil 3 eintretenden Zapfen 48, teleskopartig und nahezu kraftfrei in das Wellenrohr 47 des ersten Wellenabschnitts 45 erfolgen kann.
Der erste Wellenabschnitt 45 der Antriebswelle 43 hat an seinem freien Ende einen Zapfen 53, der mit einem weiteren Gleichlaufdrehgelenk 54 befestigt und gegenüber diesem mittels einer Dichtungsanordnung 51 abgedichtet ist. Das Gleichlaufdrehge- lenk 54 ist in Form eines VL-Gleichlaufdrehgelenks gestaltet, das axiale Verschiebungen in begrenztem Maße erlaubt. Das VL-Gelenk umfaßt ein Gelenkaußenteil 55 mit äußeren Kugelbahnen 56, ein Gelenkinnenteil 57 mit inneren Kugelbahnen 58, eine Mehrzahl von drehmomentübertragenden Kugeln 59, die in Bahnpaaren aus jeweils einer äußeren und einer inneren Kugelbahn geführt sind, sowie einen Kugelkäfig 60 mit umfangsverteilten Käfigfenstern, in denen die Kugeln aufgenommen sind. Das Gelenkaußenteil 55 des Gelenks hat eine innenzylindrische Führungsfläche, in welcher der Käfig 60 mit seiner sphärischen Außenfläche geführt ist. Das Gelenkinnenteil 57 hat außen zwei entgegengesetzt gerichtete konische Anschlagflächen, gegen die der Käfig 60 mit seiner sphärischen Innenfläche anlaufen kann. Dabei ist zwischen der Außenfläche des Gelenkinnenteils 57 und der Innenfläche des Käfigs 60 ein Spalt gebildet, so daß eine gewisse axiale Verschiebung zwischen dem Gelenkaußenteil 55 und dem Gelenkinnenteil 57 ermöglicht wird. Dieser Verschiebeweg kann bis zu 2 x 8 mm, das heißt 16 mm betragen. Das Gelenkaußenteil 55 hat über den Umfang verteilt mehrere Durchgangsbohrungen 62 zum Anschließen an einen Flansch eines nicht dargestellten Schaltgetriebes des Kraftfahrzeugs.
Der zweite Wellenabschnitt 46 der Antriebswelle 43 umfaßt ein Wellenrohr 63 mit einem Anschlußteil 25, das an seinem freien Ende mit dem Gelenkaußenteil 36 eines weiteren Gleichlaufdrehgelenks 26 fest verbunden. Das Gleichlaufdrehgelenk 2 ist in Form Gegenbahngelenks nach Figur 6 gestaltet, auf deren Beschreibung insofern verwiesen wird.
Alle drei Gelenke sind so ausgelegt, daß sie erste Axialkräfte schadensfrei aufnehmen können. Dadurch, daß das hintere Gegenbahngelenk 26 mit Haltemitteln 38 versehen ist, die - nach einem Zerlegen des Gelenks - auch große Axialkräfte übertragen können, wird ein Teleskopieren der Antriebswelle am mittleren Gelenk 2z erzwungen. Dabei taucht der hintere, zweite Wellenabschnitt 46 in den vorderen, ersten Wellenabschnitt 45 ein, so daß ein ungewünschtes Ausknicken der Antriebswelle verhindert wird. Bezugszeichen liste
2 Gleichlaufdrehgelenk
3 Gelenkaußenteil
4 Gelenkinnenteil
5 Einstecköffnung
6 Kugel
7 Käfig
8 Fenster
9 äußere Kugelbahn
10 innere Kugelbahn
12 Dichtungsanordnung
13 Blechkappe
14 Ringnut
15 Membranbalg
16 Ansatz
17 Dichtung
18 Bund
19 Bund
20 Sicherungsring
22 Deckel
23 Eindrehung
24 Deckel
25 Wellenrohr
26 Flansch
27 Bördelbund
28 Ringnut
29 Ausnehmung
32 Innenfläche (Käfig)
33 Außenfläche (Innenteil)
34 Innenfläche (Außenteil)
35 Anschlagfläche
36 Außenfläche (Käfig) 37 Haltescheibe
38 Haltemittel
39 Flanschteil
40 Mantelteil
42 Boden
43 Gelenkwelle
44 Zwischenlager
45 erster Wellenabschnitt
46 zweiter Wellenabschnitt
47 Wellenrohr
48 Zapfen
49 Dämpfelement
50 Lager
51 Dichtungsanordnung
52 Lagerabschnitt
53 Zapfen
54 Gleichlaufdrehgelenk
55 Gelenkaußenteil
56 äußere Kugelbahn
57 Gelenkinnenteil
58 innere Kugelbahn
59 Kugel
60 Käfig
62 Durchgangsbohrung
63 Wellenrohr
A Längsachse
D1 d Durchmesser
E Ebene
R Richtung
X Längsachse

Claims

Gegenbahngelenk mit Anschlagmitteln für eine mehrteilige AntriebswellePatentansprüche
1. Gleichlaufdrehgelenk (2) in Form eines Gegenbahngelenks, insbesondere zur Drehmomentübertragung in einer Antriebswelle, umfassend ein Gelenkaußenteil (3) mit äußeren Kugelbahnen (9); ein Gelenkinnenteil (4) mit inneren Kugelbahnen (10); drehmomentübertragende Kugeln (6), die in Bahnpaaren aus jeweils einer äußeren Kugelbahn (9) und einer inneren Kugelbahn (10) geführt sind; einen Käfig (7) mit Käfigfenstern (8), in denen die Kugeln (6) aufgenommen sind und in einer gemeinsamen Ebene gehalten werden; wobei der Käfig (7) zumindest gegenüber einem der beiden Teile, nämlich Gelenkaußenteil (3) oder Gelenkinnenteil (4), formschlüssig gehalten ist; wobei das Gelenkinnenteil (4) und das Gelenkaußenteil (3) unter Einwirkung von Axialkräften relativ zueinander begrenzt axial verschiebbar sind, wobei der Käfig (7) elastisch verformt wird; wobei eine Anschlagfläche (35) am anderen der beiden Teile, nämlich Gelenkinnenteil (4) oder Gelenkaußenteil (3), vorgesehen ist, gegen die der Käfig (7) mit einer Gegenfläche anlaufen kann, so daß eine axiale Verschiebung der beiden Teile relativ zueinander begrenzt wird.
2. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen dem Käfig (7) und der Anschlagfläche (35) im axial lastfreien Zustand ein Ringspalt gebildet ist.
3. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlagfläche (35) derart angeordnet ist, daß der Käfig (7) in einer Anschlagstellung, in der er gegen die Anschlagfläche abgestützt ist, ausschließlich elastisch verformt ist.
4. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlagfläche (35) derart gestaltet ist, daß sie eine Verschiebung des Gelenkaußenteils (3) relativ zum Gelenkinnenteil (4) von etwa 2 mm unter elastischer Verformung des Käfigs (7) ermöglicht.
5. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Käfig (7) gegenüber dem Gelenkinnenteil (4) formschlüssig gehalten ist, und daß die Anschlagfläche (35) dem Gelenkaußenteil (3) zugeordnet ist, gegen die sich der Käfig (7) mit einer Außenfläche abstützen kann.
6. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlagfläche (35) unmittelbar am Gelenkaußenteil (3) ausgebildet ist.
7. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Anschlagfläche (35) an einer Haltescheibe (37) gebildet ist, die mit dem Gelenkaußenteil (3) fest verbunden ist.
8. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Käfig (7) gegenüber dem Gelenkaußenteil (3) formschlüssig gehalten ist, und daß die Anschlagfläche (35) am Gelenkinnenteil (4) gebildet ist, gegen die der Käfig (7) mit einer Innenfläche anlaufen kann.
9. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß zwei Anschlagflächen (35) vorgesehen sind, von denen die eine Anschlagfläche derart angeordnet ist, daß sie ein Einschieben des Gelenkinnenteils (4) in das Gelenkaußenteil (3) begrenzt, und von denen die anderen Anschlagfläche derart angeordnet ist, daß sie ein Ausziehen des Gelenkinnenteils (4) aus dem Gelenkaußenteil (3) begrenzt.
10. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß weitere Haltemittel (38) vorgesehen sind, die eine zusätzliche axiale Verschiebung des Gelenkaußenteils (3) relativ zum Gelenkinnenteil (4) nach plastischer Verformung des Käfigs (7) begrenzen.
11. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltemittel (38) derart ausgelegt sind, daß sie zweite Axialkräfte schadensfrei aufnehmen können, die größer sind als erste Axialkräfte, die die Anschlagfläche (35) im Zusammenwirken mit der Gegenfläche des Käfigs (7) gerade noch schadensfrei aufnehmen kann.
12. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 10 oder 11 ,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Haltemittel (38) in Form einer Halteplatte gestaltet sind, die mit dem Gelenkaußenteil (3) fest verbunden ist.
13. Gleichlaufdrehgelenk nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Halteplatte (38) einen Boden (42) umfaßt, gegen den das Gelenkinnenteil (4) bei Überschreiten der ersten Axialkräfte und plastischer Verformung des Käfigs (7) anschlagen kann.
14. Gleichlaufdrehgelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß es als Scheibengelenk gestaltet ist und ein in beide axiale Richtungen offenes Gelenkaußenteil (3) aufweist.
15. Ungeteilte Antriebswelle zum Übertragen von Drehmomenten im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
ein Wellenrohr sowie zwei an den Enden des Wellenrohrs drehfest angeschlossene Drehgelenke,
dadurch gekennzeichnet, daß zumindest eines der beiden Drehgelenke nach einem der Ansprüche 1 bis 14 gestaltet ist.
16. Mehrteilige Antriebswelle zum Übertragen von Drehmomenten im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, umfassend
einen ersten Wellenabschnitt (45) mit einem Wellenrohr (47); einen zweiten Wellenabschnitt (46); ein die beiden Wellenabschnitte (45, 46) drehfest miteinander verbindendes Drehgelenk; wobei der zweite Wellenabschnitt (46) und der erste Wellenabschnitt (45) derart gestaltet sind, daß sie - nach einem Zerlegen des Drehgelenks (2) aufgrund von Axialkräften, die größer sind als erste Axialkräfte, die die Anschlagfläche (35) gerade noch aufnehmen kann - ineinanderschiebbar sind;
dadurch gekennzeichnet, daß das die beiden Wellenabschnitte miteinander verbindende Drehgelenk in Form eines Gleichlaufdrehgelenks (2) nach einem der Ansprüche 1 bis 9 oder 14 gestaltet ist.
17. Antriebswelle nach Anspruch 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Gelenkinnenteil (4) des Gleichlaufdrehgelenks (2) mit einem Zapfen (48) des zweiten Wellenabschnitts (46) verbunden ist, und daß das Gelenkaußenteil (3) des Gleichlaufdrehgelenks (2) zumindest mittelbar mit dem Wellenrohr (47) des ersten Wellenabschnitts (45) verbunden ist.
18. Antriebswelle nach Anspruch 16 oder 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß an einem äußeren Ende des ersten Wellenabschnitts (45) ein weiteres Gleichlaufdrehgelenk (54) angeschlossen ist, das in Form eines VL-Gelenks gestaltet ist.
19. Antriebswelle nach einem der Ansprüche 16 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß an einem äußeren Ende des zweiten Wellenabschnitts (46) ein weiteres Gleichlaufdrehgelenk angeschlossen ist, das nach einem der Ansprüche 1 bis 14, insbesondere nach einem der Ansprüche 10 bis 13, gestaltet ist.
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