Die Erfindung betrifft ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk (im Folgenden auch als Gelenk bezeichnet), das insbesondere in Seitenwellen- oder Längswellenanord- nungen in Kraftfahrzeugen verbaut werden kann. Insbesondere wird das Kugelgleichlaufverschiebegelenk in schwimmenden Gelenkwellenanordnungen eingesetzt, wobei an beiden Enden einer drehmomentübertragenden Welle jeweils ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk angeordnet ist. Insbesondere können derartige Gelenkwellenanordnungen bei heckgetriebenen Kraftfahrzeugen im Bereich der hinteren Achse eingesetzt werden.

Bei Kugelgleichlaufverschiebegelenken können sich Gelenkinnenteile gegenüber Gelenkaußenteilen in axialer Richtung gegeneinander verschieben. Der Gesamtverschiebeweg (also der maximale Weg, um den das Gelenkinnenteil gegenüber dem Gelenkaußenteil verschoben werden kann) beträgt bei einem Verschiebegelenk insbesondere mindestens fünf Millimeter.

Zumindest ein Teil der äußeren Kugelbahnen und zumindest ein Teil der inneren Kugelbahnen kann einen (beliebig orientierten) Neigungswinkel (also gegenüber einer radialen Richtung geneigt) und/ oder einen (beliebig orientierten Helixwinkel (also gegenüber einer Umfangsrichtung geneigt) gegenüber der Drehachse aufweisen oder aber auch ohne Bahnschrägungswinkel, d. h. parallel zur axialen Richtung bzw. Drehachse verlaufen. Befindet sich das Gelenk in einer gestreckten Lage bzw. Anordnung (also keine Abbeugung des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil) ist bei einem Kugelgleichlaufverschiebegelenk eine Verschiebung des Gelenkinnenteils gegenüber dem Gelenkaußenteil entlang der gemeinsamen Drehachse möglich, so dass die Drehachsen koaxial zueinander angeordnet bleiben. Eine Verschiebung ist auch bei abgebeugtem Gelenk möglich.

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 Gelenkinnenteils angeordnet sind) bzw. eine Mittellinie (der Verlauf eines Kugelmittelpunkts bei der Bewegung einer Kugel entlang einer Kugelbahn) jeder Kugelbahn entlang des Verschiebewegs einen jeweils (im Wesentlichen) konstanten Abstand zur Drehachse entlang einer radialen Richtung auf (wenn der Neigungswinkel null Winkelgrad beträgt). Es sind aber auch Ausführungen von Kugelgleichlaufverschiebegelenken bekannt, bei denen der Kugelbahngrund bzw. die Mittellinie keinen konstanten Abstand zur Drehachse aufweisen (wenn der Neigungswinkel ungleich null Winkelgrad ist). Dabei ist insbesondere (nur) für einander gegenüberliegende Kugelbahnen der Abstand zur Drehachse gleich, dabei aber nicht konstant über den Verschiebeweg bzw. entlang der Kugelbahn.

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. Eine relative Verdrehung von Gelenkinnenteil, Gelenkaußenteil und Käfig in der Umfangsrichtung tritt nicht auf. Die Verschränkung der Kugelbahnen gegenüber der axialen Richtung bedingt daher, dass der Käfig genügend breite Käfigfenster aufweist, so dass die Kugeln bei einer relativen Verschiebung der Gelenkteile entlang der axialen Richtung die Verlagerung entlang der Umfangsrichtung ausführen können.

Bei einer Abbeugung des Gelenkinnenteils wird das Gelenkinnenteil aus der gestreckten Lage (erste Drehachse des Gelenkaußenteils und zweite Drehachse des Gelenkinnenteils sind koaxial zueinander angeordnet) in eine (abweichende) abgebeugte Lage verschwenkt. Dann bilden die erste Drehachse des Gelenkaußenteils und die zweite Drehachse des Gelenkinnenteils einen (von null Winkelgrad abweichenden) Beugewinkel. Das vorliegend betrachtete Kugelgleichlaufverschiebegelenk umfasst zumindest ein Gelenkaußenteil mit einer sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden ersten Drehachse und mit äußeren Kugelbahnen und mit äußeren Mittellinien, ein Gelenkinnenteil mit inneren Kugelbahnen und inneren Mittellinien, einer Vielzahl von Drehmoment übertragenden Kugeln, die jeweils in einander zugeordneten und Bahnpaare bildenden äußeren Kugelbahnen und inneren Kugelbahnen geführt werden; sowie einen Käfig, der mit einer Vielzahl von Käfigfenstern versehen ist, die jeweils eine oder mehrere der Kugeln aufnehmen. Die Mittellinien erstrecken sich entlang der Kugelbahnen von einem ersten Endbereich (des Gelenks bzw. des jeweiligen Gelenkteils) entlang der axialen Richtung bis hin zu einem zweiten Endbereich (des Gelenks bzw. des jeweiligen Gelenkteils). Die Mittellinien jedes Bahnpaares verlaufen jeweils unter einem Neigungswinkel, also gegenüber einer radialen Richtung geneigt und unter einem Helixwinkel, also gegenüber einer Umfangsrichtung geneigt und dabei jeweils gegensinnig.

Ein derartiges Gelenk ist aus der DE 10 2007 010 352 A1 bekannt. Dort beträgt ein Verhältnis zwischen Bahnschrägungswinkel (Helixwinkel) und Neigungswinkel 5:3.

Bekannte Kugelgleichlaufverschiebegelenk können Geräusche (Click-Geräusch) bei hohen Beugewinkeln erzeugen. Die Ursache für dieses Geräusch ist der Wechsel der Anlagepunkte der Kugeln im jeweiligen Käfigfenster. Dieser Effekt kann durch eine Kombination eines erhöhten Spiels (große Spielpassung) zwischen dem Fenster und den Kugeln im Kugelkäfig verstärkt werden.

Es ist bekannt, diesem Problem, also den auftretenden Geräuschen, durch eine Verringerung des Spiels zwischen Fenster und Kugel entgegenzutreten. Die Passung zwischen Käfigfenster und Kugel kann also auch als Nominalpassung oder als Übergangspassung ausgeführt sein. Dabei führt jedoch eine genauere Passung zu Nachteilen bei dem Wirkungsgrad und der Lebensdauer des Kugelgleichlaufverschiebegelenks. Es besteht ein ständiges Bedürfnis Kugelgleichlaufverschiebegelenke zu verbessern.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, die geschilderten Probleme zumindest teilweise zu lösen und insbesondere ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk vorzuschlagen, bei dem die im Betrieb auftretenden Geräusche möglichst minimiert sind bzw. seltener auftreten, wobei aber Einschränkungen hinsichtlich des Wirkungsgrades oder der Lebensdauer möglichst nicht auftreten sollen.

Zur Lösung dieser Aufgaben trägt ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 bei. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche. Die in den Patentansprüchen einzeln aufgeführten Merkmale sind in technologisch sinnvoller Weise miteinander kombinierbar und können durch erläuternde Sachverhalte aus der Beschreibung und/oder Details aus den Figuren ergänzt werden, wobei weitere Ausführungsvarianten der Erfindung aufgezeigt werden.

Es wird ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk vorgeschlagen, zumindest aufweisend

• ein Gelenkaußenteil mit einer sich entlang einer axialen Richtung erstreckenden ersten Drehachse und mit äußeren Kugelbahnen und mit äußeren Mittellinien,

• ein Gelenkinnenteil mit inneren Kugelbahnen und inneren Mittellinien, sowie insbesondere einer zweiten Drehachse;

• eine Vielzahl von Drehmoment übertragenden Kugeln, die jeweils in einander zugeordneten und Bahnpaare bildenden äußeren Kugelbahnen und inneren Kugelbahnen geführt werden; sowie

• einen Käfig, der mit einer Vielzahl von Käfigfenstern versehen ist, die jeweils eine oder mehrere der Kugeln aufnehmen.

Die Mittellinien jedes Bahnpaares erstrecken sich jeweils unter einem Neigungswinkel, also gegenüber der axialen Richtung (bzw. der jeweiligen Drehachse) in einer radialen Richtung geneigt und unter einem Helixwinkel, also gegenüber der axialen Richtung (bzw. der jeweiligen Drehachse) in einer Umfangsrichtung geneigt und verlaufen dabei jeweils gegensinnig.

Bei dem Kugelgleichlaufverschiebegelenk weisen die Neigungswinkel jeweils einen Betrag von (mehr als null Winkelgrad und) höchstens vier Winkelgrad und die Helixwinkel jeweils einen Betrag von mindestens neun Winkelgrad; oder die Neigungswinkel jeweils einen Betrag von mindestens neun Winkelgrad und die Helixwinkel jeweils einen Betrag von (mehr als null Winkelgrad und) höchstens vier Winkelgrad auf.

Die Mittellinie (der Verlauf eines Kugelmittelpunkts bei der Bewegung einer Kugel entlang einer Kugelbahn) jeder Kugelbahn erstreckt sich entlang der Drehachse jedes Gelenkteils bzw. entlang der axialen Richtung ausgehend von einem ersten Endbereich (in dem die Kugelbahn anfängt) bis hin zu einem zweiten Endbereich (in dem die Kugelbahn endet).

Die entlang der Umfangsrichtung verteilten Kugelbahnen bzw. Mittellinien lassen sich auch in einer Abwicklung, also nicht in einer räumlichen, sondern in einer zweidimensionalen ebenen Abbildung darstellen. Dabei werden die unter dem Neigungswinkel geneigt verlaufenden Kugelbahnen bzw. Mittellinien in die ebene Abbildung projiziert. Insbesondere weisen die Mittellinien dabei einen geradlinigen Verlauf auf.

Die Kugelbahnen verlaufen insbesondere einerseits unter einem (konstanten) Neigungswinkel (auch als Pitchwinkel bezeichnet), also gegenüber der axialen Richtung (bzw. bei den äußeren Mittelinien gegenüber der ersten Drehachse und bei den inneren Mittellinien gegenüber der zweiten Drehachse) in einer radialen Richtung geneigt. Gleichzeitig verlaufen die Kugelbahnen unter einem (konstanten) Helixwinkel (auch als Bahnschrägungswinkel bezeichnet), also gegenüber der axialen Richtung (bzw. bei den äußeren Mittelinien gegenüber der ersten Drehachse und bei den inneren Mittellinien gegenüber der zweiten Drehachse) in einer Umfangsrichtung geneigt.

Die Kugelbahnen eines Bahnpaares verlaufen dabei jeweils gegensinnig, d. h. sowohl der Neigungswinkel als auch der Helixwinkel der jeweiligen äußeren Mittellinie verläuft gegensinnig zu dem Neigungswinkel und dem Helixwinkel der jeweiligen inneren Mittellinie.

Die Beträge der Neigungswinkel sind dabei für alle Kugelbahnen insbesondere gleich groß.

Die Beträge der Helixwinkel sind dabei für alle Kugelbahnen insbesondere gleich groß.

Es hat sich herausgestellt, dass für die beanspruchten Bereiche der Neigungswinkel und Helixwinkel eine deutliche Reduzierung der sonst auftretenden Geräusche erreicht werden kann. Insbesondere kann erreicht werden, dass die Kugeln ihre Anlagefläche an einer Seite des Käfigfensters gar nicht verlassen und diese somit dauerhaft kontaktieren. Ein Wechsel hin zur anderen Anlagefläche des Käfigfensters tritt dann seltener oder sogar gar nicht auf. Insbesondere kann ein Wechsel der Anlagefläche im stationären Betrieb eines Betriebsmodi eines Kraftfahrzeugs, z. B. Vorwärtsfahrt, verhindert werden. Ein Wechsel der Anlagefläche kann dann aber insbesondere immer noch, z. B. bei einer Drehrichtungsumkehr nach einem Stillstand des Kraftfahrzeugs, weiter auftreten, ist dann aber problemlos.

Durch Betrachtung verschiedener Randbedingungen (Drehzahl des Kugelgleichlaufverschiebegelenks, über das Kugelgleichlaufverschiebegelenk übertragendes Drehmoment, Durchtriebsrichtung, Beugewinkel des Kugelgleichlaufverschiebegelenks, Käfigfensterspiel, etc.) konnten Winkelbeträge für die Neigungswinkel und die Helixwinkel identifiziert werden, bei denen das zuvor beschriebene Problem über den Dauerbetriebsbereich gelöst wird. Durch Simulation der Positionen der Wälzkörper (Kugeln) im Käfigfenster über eine Rotation konnte der Zusammenhang ermittelt werden, dass bei einer bestimmten Kombination von Neigungswinkel und Helixwinkel die Geräuscheigenschaften des Kugelgleichlaufverschiebegelenks entscheidend verbessert sind.

Insbesondere betrifft diese Erkenntnis die beschriebenen Kugelgleichlaufverschiebegelenke, wobei die Neigungswinkel und Helixwinkel über den Verlauf der Kugelbahnen jeweils konstant sind.

Die genannte Kombination von Neigungswinkel und Helixwinkel kann insbesondere bei Kugelgleichlaufgelenken Anwendung finden, bei denen der Käfig während des Betriebs seinen Kontakt zum Gelenkaußenteil und/oder zum Gelenkinnenteil aus gelenkkinematischen Gründen verlieren kann und so ein Geräusch verursacht (z. B. bei einem Countertrack Gelenk).

Insbesondere weist der Käfig entlang einer Umfangsrichtung zwischen den Käfigfenstern jeweils einen Steg auf, der in bekannter Weise über jeweils eine sphärische Kontaktfläche an dem Gelenkaußenteil und/ oder an dem Gelenkinnenteil geführt ist.

Bei einer schwimmenden Seitenwelle sind z. B. sind die Stege sowohl am Außendurchmesser als auch am Innendurchmesser sphärisch ausgeführt, so dass ein sphärisches Gelenkinnenteil einen Anschlag gegenüber der axialen Richtung ausbilden kann. Bei einem sogenannten Long-Plunge Gelenk ist nur der Außendurchmesser z. B. sphärisch ausgeführt, da diese Gelenke zusammen mit einem Festgelenk verbaut werden und daher kein Anschlag (also ein Kontakt der Sphären von Käfig und Gelenkinnenteil) notwendig ist.

Insbesondere verlaufen die Mittellinien gerade, d. h. der Neigungswinkel und der Helixwinkel weisen entlang des Verlaufs der Kugelbahn jeweils konstante Beträge auf. Insbesondere weist das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 8 + 2n Kugeln auf, mit n = 0, 1 , 2,... ; also acht, zehn oder zwölf Kugeln usw.

Insbesondere sind die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneten äußeren Kugelbahnen und die in der Umfangsrichtung benachbart zueinander angeordneten inneren Kugelbahnen jeweils in unterschiedliche Richtungen geneigt, weisen also jeweils einander entgegengesetzte Neigungswinkel und Helixwinkel auf.

Insbesondere weisen die Neigungswinkel einen Betrag von mehr als null Winkelgrad und höchstens vier (4) Winkelgrad, bevorzugt von höchstens zwei (2) Winkelgrad, besonders bevorzugt von höchstens einem (1) Winkelgrad auf. Insbesondere weisen dabei die Helixwinkel einen Betrag von weniger als 20 Winkelgrad und mindestens neun (9) Winkelgrad, bevorzugt von mindestens zehn (10), besonders bevorzugt von mindestens 11 ,5 Winkelgrad auf.

Alternativ weisen die Neigungswinkel einen Betrag von weniger als 20 Winkelgrad und mindestens neun (9) Winkelgrad, bevorzugt von mindestens zehn (10), besonders bevorzugt von mindestens 11 ,5 Winkelgrad auf. Insbesondere weisen dabei die Helixwinkel einen Betrag von mehr als null Winkelgrad und höchstens vier (4) Winkelgrad, bevorzugt von höchstens zwei (2) Winkelgrad, besonders bevorzugt von höchstens einem (1) Winkelgrad auf.

Bei der Auslegung des Kugelgleichlaufverschiebegelenks ist insbesondere zu beachten, dass ein größerer Neigungswinkel eine (starke) Vergrößerung des radialen Bauraumes des Kugelgleichlaufverschiebegelenks sowie eine (starke) Einschränkung der Verschiebekapazität in gegebenem Bauraum bewirkt. Weiter ist zu beachten, dass ein größerer Helixwinkel eine nur geringe Vergrößerung des radialen Bauraumes sowie eine geringere Einschränkung der Verschiebekapazität in gegebenem Bauraum bewirkt. Bevorzugt ist also, dass der Neigungswinkel den kleineren Betrag und der Helixwinkel den größeren Betrag aufweist.

Insbesondere weist der Betrag der Helixwinkel, wenn die Neigungswinkel jeweils einen Betrag von höchstens vier Winkelgrad aufweisen, höchstens achtzehn Winkelgrad, bevorzugt höchstens 16 Winkelgrad, besonders bevorzugt höchstens 14 Winkelgrad oder sogar höchstens 12,5 Winkelgrad auf. Insbesondere weist der Helixwinkel einen Betrag von höchstens zehn Winkelgrad, bevorzugt von unter 9,5 Winkelgrad auf.

Insbesondere weist (dann, wenn also die Neigungswinkel jeweils einen Betrag von höchstens vier Winkelgrad aufweisen) der Betrag der Neigungswinkel höchstens zwei (2) Winkelgrad, bevorzugt höchstens einen (1) Winkelgrad oder sogar zwischen 0,2 und 0,8 Winkelgrad auf.

Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung weist das Kugelgleichlaufverschiebegelenk einen Neigungswinkel von 0,5 Winkelgrad (Toleranz weniger als 10 %) und einen Helixwinkel von 12 Winkelgrad (Toleranz weniger als 5 %) auf.

Insbesondere wird der Neigungswinkel in Abhängigkeit von einem im bestimmungsgemäßen Betrieb des Kugelgleichlaufverschiebegelenks auftretenden maximalen Beugewinkel bestimmt. Beträgt der maximale Beugewinkel weniger als 12 Winkelgrad beträgt der Neigungswinkel 0,5 Winkelgrad (Toleranz weniger als 20 %). Beträgt der maximale Beugewinkel mehr als 12 Winkelgrad (und z. B. weniger als 24 Winkelgrad) beträgt der Neigungswinkel ein (1) Winkelgrad (Toleranz weniger als 20 %).

Insbesondere kontaktieren die Kugeln die jeweilige Kugelbahn an jeweils zwei Kontaktpunkten, die jeweils in einem quer zu einer Verlaufsrichtung der jeweiligen Mittellinie angeordneten Querschnitt unter einem Kontaktwinkel zu einem Kugelbahngrund angeordnet sind, wobei die Kontaktwinkel zwischen 38 und 44 Winkelgrad betragen, insbesondere in einem Bereich von 40 bis 42 Winkelgrad liegen. Insbesondere unterscheiden sich erste Kontaktwinkel der äußeren Kugelbahnen und zweite Kontaktwinkel der inneren Kontaktbahnen um einen Betrag von mindestens einen (1) Winkelgrad, bevorzugt um einen Betrag von zwei (2) Winkelgrad (Toleranz weniger als 20 %) voneinander.

Insbesondere ist das Gelenkinnenteil gegenüber dem Gelenkaußenteil in der axialen Richtung um mindestens fünf Millimeter, bevorzugt um mindestens zehn oder sogar mindestens 20 Millimeter verschiebbar.

Es wird weiterhin ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, das zumindest ein hier vorgeschlagenes Kugelgleichlaufverschiebegelenk aufweist. Insbesondere wird das Kugelgleichlaufverschiebegelenk zur Verwendung bei einem PKW vorgeschlagen.

Es wird weiterhin ein Kraftfahrzeug mit einer Antriebseinheit und Rädern vorgeschlagen, wobei zur Übertragung von Drehmomenten ausgehend von der Antriebseinheit und hin zu den Rädern zumindest ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk wie das beschriebene Kugelgleichlaufverschiebegelenk ausgeführt ist.

Die Ausführungen zu dem Kugelgleichlaufverschiebegelenk sind insbesondere auf das Kraftfahrzeug übertragbar und umgekehrt.

Die Verwendung unbestimmter Artikel („ein“, „eine“, „einer“ und „eines“), insbesondere in den Patentansprüchen und der diese wiedergebenden Beschreibung, ist als solche und nicht als Zahlwort zu verstehen. Entsprechend damit eingeführte Begriffe bzw. Komponenten sind somit so zu verstehen, dass diese mindestens einmal vorhanden sind und insbesondere aber auch mehrfach vorhanden sein können.

Vorsorglich sei angemerkt, dass die hier verwendeten Zahlwörter („erste“, „zweite“, ...) vorrangig (nur) zur Unterscheidung von mehreren gleichartigen Gegenständen, Größen oder Prozessen dienen, also insbesondere keine Abhängigkeit 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. Soweit ein Bauteil mehrfach vorkommen kann („mindestens ein“), kann die Beschreibung zu einem dieser Bauteile für alle oder ein Teil der Mehrzahl dieser Bauteile gleichermaßen gelten, dies ist aber nicht zwingend.

Die Erfindung sowie das technische Umfeld werden nachfolgend anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung durch die angeführten Ausführungsbeispiele nicht beschränkt werden soll. Insbesondere ist es, soweit nicht explizit anders dargestellt, auch möglich, Teilaspekte der in den Figuren erläuterten Sachverhalte zu extrahieren und mit anderen Bestandteilen und Erkenntnissen aus der vorliegenden Beschreibung zu kombinieren. Insbesondere ist darauf hinzuweisen, dass die Figuren und insbesondere die dargestellten Größenverhältnisse nur schematisch sind. Es zeigen:

Fig. 1 : ein Kraftfahrzeug in einer Draufsicht;

Fig. 2: ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk in einer Seitenansicht im Schnitt, in einer gestreckten Anordnung;

Fig. 3: das Kugelgleichlaufverschiebegelenk nach Fig. 2, in einer abgebeugten Anordnung, in einer Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 4: das Gelenkaußenteil des Kugelgleichlaufverschiebegelenks nach Fig.

1 und 2 in einer Seitenansicht im Schnitt;

Fig. 5: das Gelenkinnenteil des Kugelgleichlaufverschiebegelenks nach Fig.

1 und 2 in einer Seitenansicht; Fig. 6: das Gelenkaußenteil nach Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht im

Schnitt;

Fig. 7: das Gelenkinnenteil nach Fig. 5 in einer perspektivischen Ansicht im

Schnitt;

Fig. 8: eine schematische Darstellung eines Neigungswinkels und eines Helixwinkels einer Kugelbahn;

Fig. 9: einen quer zu einer Verlaufsrichtung der jeweiligen Mittellinie angeordneten Querschnitt einer Kugelbahn;

Fig. 10: eine Anordnung einer Kugel in einem bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenk in einer schematischen Ansicht, in einer Seitenansicht;

Fig. 11 : eine Anordnung einer Kugel in einem bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenk mit geringem Spiel zwischen Kugel und Käfigfenster in einer schematischen Ansicht, in einer Seitenansicht; und

Fig. 12: eine Anordnung einer Kugel in einem Kugelgleichlaufverschiebegelenk nach einem der Fig. 2 und 3 in einer schematischen Ansicht, in einer Seitenansicht.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Kraftfahrzeug 27 in einer Draufsicht. Das Kraftfahrzeug 27 umfasst eine Antriebseinheit 28 (Motor) und ein Getriebe 30. Drehmomente werden ausgehend von der Antriebseinheit 28 über das Getriebe 30 auf mehrere Gelenkanordnungen 31 , 32 übertragen. Im Bereich der Vorderachse (hier oben im Bild) sind zwei Seitenwellenanordnungen 31 gezeigt. Die eine Seitenwellenanordnung 31 (rechts in Fig. 1) ist über ein Differential 33 mit dem Getriebe 30 verbunden. Ausgehend von dem Getriebe 30 wird ein Drehmoment über das Differential 33 oder über das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 der anderen Seitenwellenanordnung 31 (links in Fig. 1) mit Gelenkaußenteil 2, Kugeln 10 und Gelenkinnenteil 7 auf jeweils eine Welle 34 übertragen und von dort auf ein weiteres Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 oder auf ein Gleichlauf(-fest-)gelenk, das mit einem Rad 29 verbunden ist.

Weiterhin kann ein Drehmoment ausgehend von dem Getriebe 30 alternativ oder in Ergänzung über ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 auf eine Längswellena- nordnung 32 übertragen werden. Über diese Längswellenanordnung 32 wird das Drehmoment auf ein (Hinterachs-) Differential 33 übertragen. Über das (Hinter- achs-) Differential 33 wird das Drehmoment auf jeweils eine Seitenwellenanordnung 31 übertragen. Die Seitenwellenanordnungen 31 umfassen jeweils zwei Kugelgleichlaufverschiebegelenke 1 , die durch Wellen 34 miteinander verbunden sind.

Fig. 2 zeigt ein Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 in einer Seitenansicht im Schnitt, in einer gestreckten Anordnung. Fig. 3 zeigt das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 nach Fig. 2, in einer abgebeugten Anordnung, in einer Seitenansicht im Schnitt. Fig. 4 zeigt das Gelenkaußenteil 2 des Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1 nach Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht im Schnitt. Fig. 5 zeigt das Gelenkinnenteil 7 des Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1 nach Fig. 1 und 2 in einer Seitenansicht. Fig. 6 zeigt das Gelenkaußenteil 2 nach Fig. 4 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. Fig. 7 zeigt das Gelenkinnenteil 7 nach Fig. 5 in einer perspektivischen Ansicht im Schnitt. Fig. 8 zeigt eine schematische Darstellung eines Neigungswinkels 16 und eines Helixwinkels 18 einer Kugelbahn 5, 8. Die Fig. 2 bis 8 werden im Folgenden gemeinsam beschrieben.

Das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 umfasst ein Gelenkaußenteil 2 mit einer sich entlang einer axialen Richtung 3 erstreckenden ersten Drehachse 4 und mit äußeren Kugelbahnen 5 und mit äußeren Mittellinien 6, ein Gelenkinnenteil 7 mit inneren Kugelbahnen 8 und inneren Mittellinien 9 sowie einer zweiten Drehachse 35; eine Vielzahl von Drehmoment übertragenden Kugeln 10, die jeweils in einander zugeordneten und Bahnpaare 11 bildenden äußeren Kugelbahnen 5 und inneren Kugelbahnen 8 geführt werden; sowie einen Käfig 12, der mit einer Vielzahl von Käfigfenstern 13 versehen ist, die jeweils eine oder mehrere der Kugeln 10 aufnehmen.

Das Gelenkinnenteil 7 ist gegenüber dem Gelenkaußenteil 2 in der axialen Richtung 3 verschiebbar.

Fig. 2 zeigt die gestreckte Anordnung des Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 , also mit koaxialer Anordnung der ersten Drehachse 4 und der zweiten Drehachse 35. Fig. 3 zeigt die abgebeugte Anordnung, d. h. das Gelenkinnenteil 7 und damit die zweite Drehachse 35 ist gegenüber dem Gelenkaußenteil 2 und damit der ersten Drehachse 35 um den Beugewinkel 26 verschwenkt angeordnet.

Der Käfig 12 weist entlang der Umfangsrichtung 19 zwischen den Käfigfenstern 13 jeweils einen Steg 36 auf, der in bekannter Weise über jeweils eine sphärische Kontaktfläche 37 an dem Gelenkaußenteil 2 geführt ist. Der Steg 36 ist in den Schnittdarstellungen der Fig. 2 und 3 jeweils nicht dargestellt, sondern nur angedeutet, da er entlang der Umfangsrichtung 19 hinter den Kugeln 10 liegt.

Das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 weist acht Kugeln 10 auf.

Die Mittellinien 6, 9 jedes Bahnpaares 11 erstrecken sich jeweils unter einem Neigungswinkel 16, also gegenüber der axialen Richtung 3 (bzw. der jeweiligen Drehachse 4, 35) in einer radialen Richtung 17 geneigt und unter einem Helixwinkel 18, also gegenüber der axialen Richtung 3 (bzw. der jeweiligen Drehachse 4, 35) in einer Umfangsrichtung 19 geneigt und verlaufen dabei jeweils gegensinnig.

Das Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 weist einen Neigungswinkel 16 von 0,5 Winkelgrad und einen Helixwinkel 18 von 12 Winkelgrad auf. Die Mittellinie 6, 9 (der Verlauf eines Kugelmittelpunkts bei der Bewegung einer Kugel 10 entlang einer Kugelbahn 5, 8) jeder Kugelbahn 5, 8 erstreckt sich entlang der Drehachse 4, 35 jedes Gelenkteils 2, 7 bzw. entlang der axialen Richtung 3 ausgehend von einem ersten Endbereich 14 (in dem die Kugelbahn 5, 8 anfängt) bis hin zu einem zweiten Endbereich 15 (in dem die Kugelbahn 5, 8 endet).

Die entlang der Umfangsrichtung 19 verteilten Kugelbahnen 5, 8 bzw. Mittellinien 6, 9 lassen sich auch in einer Abwicklung, also nicht in einer räumlichen, sondern in einer zweidimensionalen ebenen Abbildung darstellen (siehe Fig. 8). Dabei werden die unter dem Neigungswinkel 16 geneigt verlaufenden Kugelbahnen 5, 8 bzw. Mittellinien in die ebene Abbildung projiziert. Die Mittellinien 6, 9 mit konstantem Neigungswinkel 16 bzw. konstantem Helixwinkel 18 weisen dabei einen geradlinigen Verlauf auf, d. h. der Neigungswinkel 16 und der Helixwinkel 18 weisen entlang des Verlaufs der Kugelbahn 5, 8 jeweils konstante Beträge auf.

Die in der Umfangsrichtung 19 benachbart zueinander angeordneten äußeren Kugelbahnen 5 und die in der Umfangsrichtung 19 benachbart zueinander angeordneten inneren Kugelbahnen 8 sind jeweils in unterschiedliche Richtungen geneigt, weisen also jeweils einander entgegengesetzte Neigungswinkel 16 und Helixwinkel 18 auf.

In Fig. 8 zeigt die obere, linke Darstellung eine Kugelbahn 5, 8 in einer Ansicht entlang der axialen Richtung 3 bzw. entlang der jeweiligen Drehachse 4, 35 des Gelenkteils 2, 7. Die Mittellinie 6, 9 verläuft geneigt gegenüber der axialen Richtung 3. Die obere rechte Darstellung zeigt den Verlauf der Kugelbahn 5, 8 bzw. der Mittellinie 6, 9 in einer Seitenansicht des Gelenkteils 2, 7. Dabei verläuft die Mittelinie 6, 9 in der Ebene der Darstellung. Die Mittellinie 6, 9 ist gegenüber der axialen Richtung 3 um den Neigungswinkel 16 geneigt. Die untere linke Darstellung zeigt den Verlauf der Kugelbahn 5, 8 bzw. der Mittellinie 6, 9 in einer Draufsicht bzw. in einer Abwicklung, d. h. in einer zweidimensionalen ebenen Abbildung. Die Mittellinie 6, 9 ist gegenüber der axialen Richtung 3 um den Helixwinkel 18 geneigt. Die Kugelbahnen 5, 8 verlaufen einerseits unter einem konstanten Neigungswinkel 16 (auch als Pitchwinkel bezeichnet), also gegenüber der axialen Richtung 3 (bzw. bei den äußeren Mittelinien 6 gegenüber der ersten Drehachse 4 und bei den inneren Mittellinien 9 gegenüber der zweiten Drehachse 35) in einer radialen Richtung 17 geneigt. Gleichzeitig verlaufen die Kugelbahnen 5, 8 unter einem konstanten Helixwinkel 18 (auch als Bahnschrägungswinkel bezeichnet), also gegenüber der axialen Richtung 3 (bzw. bei den äußeren Mittelinien 6 gegenüber der ersten Drehachse 4 und bei den inneren Mittellinien 9 gegenüber der zweiten Drehachse 35) in einer Umfangsrichtung 19 geneigt.

Die Kugelbahnen 5, 8 eines Bahnpaares 11 verlaufen dabei jeweils gegensinnig, d. h. sowohl der Neigungswinkel 16 als auch der Helixwinkel 18 der jeweiligen äußeren Mittellinie 6 verläuft gegensinnig zu dem Neigungswinkel 16 und dem Helixwinkel 18 der jeweiligen inneren Mittellinie 9.

In den Fig. 6 und 7 verläuft der Schnitt durch das jeweilige Gelenkteil 2, 7 so, dass die jeweils obere Kugelbahn 5, 8 entlang des Kugelbahngrunds 25 geschnitten ist. Das Gelenkteil 2, 7 ist also gegenüber der Darstellung in den Fig. 2 bis 4 um den Helixwinkel 18 gedreht dargestellt.

Fig. 9 zeigt einen quer zu einer Verlaufsrichtung 21 der jeweiligen Mittellinie 6, 9 angeordneten Querschnitt 22 einer Kugelbahn 5, 8. Auf die Ausführungen zu den Fig. 2 bis 8 wird Bezug genommen.

Die Kugeln 10 kontaktieren die jeweilige Kugelbahn 5, 8 an jeweils zwei Kontaktpunkten 20, die jeweils in einem quer zu einer Verlaufsrichtung 21 der jeweiligen Mittellinie 6, 9 angeordneten Querschnitt 22 unter einem Kontaktwinkel 23, 24 zu einem Kugelbahngrund 25 angeordnet sind. Die Kontaktwinkel 23, 24 betragen ca. 40 Winkelgrad, wobei z. B. die ersten Kontaktwinkel 23 der äußeren Kugelbahn 5 sich um ca. zwei Winkelgrad von den zweiten Kontaktwinkeln 24 der inneren Kugelbahnen 8 unterscheiden. Fig. 10 zeigt eine Anordnung einer Kugel 10 in einem bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 in einer schematischen Ansicht, in einer Seitenansicht. Fig. 11 zeigt eine Anordnung einer Kugel 10 in einem bekannten Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 mit geringem Spiel zwischen Kugel 10 und Käfigfenster 13 in einer schematischen Ansicht, in einer Seitenansicht. Die Fig. 10 und 11 werden im Folgenden gemeinsam beschreiben. Auf die Fig. 2 bis 9 wird Bezug genommen.

Die Ansichten der Fig. 10 und 11 (und auch der Fig. 12) zeigen die Kugeln 10 in einer Ansicht entlang der Umfangsrichtung 19. Weiter ist jeweils die zweite Drehachse 35 angedeutet.

Die Kugel 10 ist zwischen der äußeren Kugelbahn 5 und der inneren Kugelbahn 8 und dabei innerhalb eines Käfigfensters 13 angeordnet. Im Betrieb des Kugelgleichlaufverschiebegelenks 1 kommt es aufgrund verschiedener Randbedingungen dazu, dass die Kugel 10 den Anlagepunkt 38 der Kugel 10 im jeweiligen Käfigfenster 13 wechselt bzw. das die Kugel 10 stehenbleibt, fixiert durch die Kugelbahnen 5, 8, und der Käfig 12 sich weiterbewegt. Dieser Effekt kann durch eine Kombination eines erhöhten Spiels (große Spielpassung) zwischen dem Käfigfenster 13 und den Kugeln 10 im Käfig 12 verstärkt werden.

Es ist bekannt, diesem Problem, also den auftretenden Geräuschen, durch eine Verringerung des Spiels zwischen Käfigfenster 13 und Kugel 10 entgegenzutreten (siehe Fig. 11).

Fig. 12 zeigt eine Anordnung einer Kugel 10 in einem Kugelgleichlaufverschiebegelenk 1 nach einem der Fig. 2 und 3 in einer schematischen Ansicht, in einer Seitenansicht. Auf die Ausführungen zu den Fig. 2 bis 11 wird Bezug genommen.

Es hat sich herausgestellt, dass für die hier vorgeschlagenen Bereiche der Neigungswinkel 16 und Helixwinkel 18 eine deutliche Reduzierung der sonst auftretenden Geräusche erreicht werden kann. Insbesondere kann erreicht werden, dass die Kugeln 10 ihre Anlagepunkte 38 (Anlagefläche) an einer Seite des Käfigfensters 13 gar nicht verlassen und diese somit dauerhaft kontaktieren. Ein Wechsel hin zur anderen Anlagepunkten 38 des Käfigfensters 13 tritt dann seltener oder sogar gar nicht auf.

Bezugszeichenliste

1 Kugelgleichlaufverschiebegelenk

2 Gelenkaußenteil

3 axiale Richtung

4 (erste) Drehachse

5 äußere Kugelbahn

6 äußere Mittellinie

7 Gelenkinnenteil

8 innere Kugelbahn

9 innere Mittellinie

10 Kugel

11 Bahnpaar

12 Käfig

13 Käfigfenster

14 erster Endbereich

15 zweiter Endbereich

16 Neigungswinkel

17 radiale Richtung

18 Helixwinkel

19 Umfangsrichtung

20 Kontaktpunkt

21 Verlaufsrichtung

22 Querschnitt

23 erster Kontaktwinkel

24 zweiter Kontaktwinkel

25 Kugelbahngrund

26 Beugewinkel

27 Kraftfahrzeug

28 Antriebseinheit

29 Rad

30 Getriebe 31 Seitenwellenanordnung

32 Längswellenanordnung

33 Differential

34 Welle 35 zweite Drehachse

36 Steg

37 Kontaktfläche

38 Anlagepunkt