DISSER, Claus (Max-Planck-Strasse 41, Seligenstadt, 63500, DE)
Patentansprüche
1. Verschiebeeinheit, insbesondere für einen Rollenausgleich oder ein Verschiebegelenk einer Gelenkwelle, mit einem rohrartigen Außenteil, auf dessen Innenfläche zumindest bereichsweise Außenlaufbahnen vorgesehen sind, mit einem in dem Außenteil in axialer Richtung verschiebbaren Innenteil, auf dessen Außenfläche zumindest bereichsweise Innenlaufbahnen vorgesehen sind, und mit in ei- nem Käfig geführten Kugeln, die zur Drehmomentübertragung jeweils in einander paarweise zugeordneten Außenlaufbahnen und Innenlaufbahnen angeordnet sind, wobei das Außenteil und/oder das Innenteil zwischen wenigstens einigen der Außenlaufbahnen bzw. der Innenlaufbahnen Käfigführungsbahnen zur axialen Führung des Käfigs aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Käfigfüh- rungsbahnen kleiner als die Anzahl der durch die Außenlaufbahnen und die Innenlaufbahnen gebildeten Laufbahnpaare ist.
2. Verschiebeeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zwei benachbarten Käfigführungsbahnen wenigstens zwei Außenlaufbah- nen oder wenigstens zwei Innenlaufbahnen angeordnet sind.
3. Verschiebeeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigführungsbahnen in dem Außenteil ausgebildet sind.
4. Verschiebeeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigführungsbahnen in dem Innenteil ausgebildet sind.
5. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigführungsbahnen im Querschnitt eine von den Außenlauf- bahnen und den Innenlaufbahnen abweichende Kontur aufweisen.
6. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Käfigführungsbahnen im Querschnitt eine eckige oder abgerundete Kontur aufweisen.
7. Verschiebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig aus Kunststoff besteht und in die Käfigführungsbahnen eingreifende Führungsvorsprünge aufweist.
8. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Käfig als ein umgeformtes Blechtei! oder Rohrstück mit im Wesentlichen konstanter Wanddicke ausgebildet ist und in die Käfigführungsbahnen eingreifende Führungsvorsprünge aufweist.
9. Rollenausgleich mit einer Verschiebeeinheit nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei in den durch die Außenlaufbahnen und die Innenlaufbahnen gebildeten Laufbahnpaaren in axialer Richtung mehrere Kugeln aufgenommen sind.
10. Verschiebegelenk mit einer Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei in den durch die Außenlaufbahnen und die Innenlaufbahnen gebildeten Laufbahnpaaren in axialer Richtung jeweils nur eine Kugel aufgenommen ist.
11. Gelenkwelle, insbesondere Fahrzeuglängswelle, mit wenigstens einem Ro)- lenausgleich und oder einem Verschiebegelenk nach einem der Ansprüche 9 oder
10.
12. Gelenkwelle mit wenigstens zwei jeweils ein Wellenrohr aufweisenden Wellenabschnitten, die über ein Mittengelenk miteinander verbunden sind und die an ihren dem Mittengelenk abgewandten Enden ein getriebeseitiges bzw. ein differen- tialseitiges Gelenk aufweisen, wobei das getriebeseitige Gelenk, das differential- seitige Gelenk und das Mittengelenk als Festgelenke, insbesondere als Gegen- bahngelenke, gestaltet sind, und wobei zwei dem Mittengelenk zugeordnete und nahe an diesem angeordnete Rollenausgleiche nach Anspruch 9 vorgesehen sind.
13. Gelenkwelle nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil des zweiten Rollenausgleichs mit der Innennabe des Mittengelenks und das Innenteil des ersten Rollenausgleichs mit der Außennabe des Mittengelenks verbunden ist.
14. Gelenkwelle nach einem der Ansprüche 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Innenteil eines Rollenausgleichs, insbesondere des ersten Rollenausgleichs, in einem Zwischenlager gelagert ist. |
Verschiebeeinheit und Gelenkwelle mit einer Verschiebeeinheit
Die Erfindung betrifft eine Verschiebeeinheit, insbesondere für einen Rollenausgleich oder ein Verschiebegelenk einer Gelenkwelle mit einem rohrartigen Au- ßenteil, auf dessen Innenfläche zumindest bereichsweise Außenlaufbahnen vorgesehen sind, mit einem in dem Außenteil in axialer Richtung verschiebbaren Innenteil, auf dessen Außenfläche zumindest bereichsweise Innenlaufbahnen vorgesehen sind, und mit in einem Käfig geführten Kugeln, die zur Drehmomentübertragung jeweils in einander paarweise zugeordneten Außenlaufbahnen und Innen- laufbahnen angeordnet sind, wobei das Außenteil und/oder das Innenteil zwischen wenigstens einigen der Außenlaufbahnen bzw. der Innenlaufbahnen Käfigführungsbahnen zur axialen Führung des Käfigs aufweist. Weiter betrifft die Erfindung eine Gelenkwelle mit einer derartigen Verschiebeeinheit.
Aus der DE 102 37 169 A1 ist ein Verschiebegelenk mit einer Verschiebeeinheit der eingangs genannten Art bekannt. Die Käfigführungsbahnen sind dabei entweder als in dem Außenteil jeweils zwischen zwei Kugelbahnen angeordneten Zentrierungsnuten oder in dem Innenteil als zwischen den Kugelbahnen angeordnete Zentrierungsnuten ausgebildet. Alternativ ist es auch möglich, dass der Käfig als Faltkäfig ausgebildet ist, der ein im Querschnitt welliges Profil aufweist. Dabei kann der Käfig bereichsweise mit Käfigführungsstegen in die Kugelbahnen hineinragen, so dass der Käfig verdrehsicher und in axialer Richtung verschiebbar auf der Innennabe geführt ist.
Um beim Härten oder dergleichen Nachbehandlung der Verschiebeeinheit ein Verziehen oder Spannungen zu vermeiden, wird es bisher bevorzugt, die Anzahl von Käfigführungsbahnen und Laufbahnpaaren identisch zu halten, wobei die Käfigführungsbahnen und die Laufbahnpaare gleichmäßig um den Umfang verteilt angeordnet sind.
In der DE 199 52 245 A1 wurde eine als Rollenausgleich ausgebildete Verschiebeeinheit vorgeschlagen, bei welcher die Anzahl der Außenlaufbahnen dem Doppelten oder dem Dreifachen der Anzahl der Innenlaufbahnen entspricht. Dies soll ebenfalls Härteverzüge vermeiden. Bei diesen Anordnungen ist jedoch die Anzahl der Laufbahnpaare, in welchen Kugeln zur Drehmomentübertragung angeordnet sind, beschränkt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Verschiebeeinheit sowie eine Gelenkwelle mit einer derartigen Verschiebeeinheit bereitzustellen, bei wel- chen bei einer guten axialen Führung des Käfigs gleichzeitig sehr hohe Drehmomente übertragbar sind.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß im Wesentlichen dadurch gelöst, dass die Anzahl der Käfigführungsbahnen kleiner als die Anzahl der durch die Außenlauf- bahnen und die Innenlaufbahnen gebildeten Laufbahnpaare ist. Der Erfindung liegt dabei der Gedanke zugrunde, dass die Anzahl der Laufbahnpaare, in welchen Kugeln zur Drehmomentübertragung angeordnet sind, für den jeweiligen Einsatzzweck optimal ausgewählt werden kann, während nur wenige Käfigführungsbahnen zur axialen Führung des Käfigs vorgesehen sein müssen. Es können also die Laufbahnpaare in ihrer Größe und/oder Anzahl so gewählt werden, dass ein großes Drehmoment übertragen wird, wobei nur eine kleinere Anzahl von Käfigführungsbahnen vorgesehen ist, um den Käfig axial zu führen. überraschenderweise hat sich herausgestellt, dass sich auch bei dieser nicht gleichmäßigen Verteilung der Laufbahnpaare und der Käfigführungsbahnen um den Umfang des Außenteils bzw. des Innenteils Härteverzüge vermeiden lassen. Zudem wird dadurch, dass in dem Außenteil und/oder in dem Innenteil Käfigführungsbahnen angeordnet sind, eine verbesserte axiale Führung des Käfigs erreicht.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind zwischen zwei be- nachbarten Käfigführungsbahnen jeweils wenigstens zwei Außenlaufbahnen oder
Innenlaufbahnen angeordnet. Mit anderen Worten beträgt die Anzahl der Laufbahnpaare beispielsweise das Zweifache oder ein Mehrfaches der Anzahl der Käfigführungsbahnen. Es ist auch möglich, die Käfigführungsbahnen ungleichmäßig über den Umfang des Außenteils zu verteilen oder nur eine oder sehr wenige Kä- figführungsbahnen vorzusehen.
Um aufgrund des größeren Umfangs des Außenteils im Vergleich zu dem Innenteil Härteverzüge im Außenteil zu vermeiden, wird es bevorzugt, wenn die Käfigführungsbahnen in dem Außenteil ausgebildet sind. Grundsätzlich ist es jedoch auch möglich, die Käfigführungsbahnen in dem Innenteil vorzusehen.
Die Käfigführungsbahnen weisen bevorzugt im Querschnitt eine von den Außenlaufbahnen und den Innenlaufbahnen abweichende Kontur auf. So können die Käfigführungsbahnen im Querschnitt eine eckige oder abgerundete Kontur haben. Hierdurch ist es möglich, dass ein versehentliches Einsetzen des Käfigs in die Laufbahnpaare, welche zur Aufnahme von Kugeln zur Drehmomentübertragung vorgesehen sind, vermieden wird. Die Kontur der Käfigführungsbahnen kann dabei im Querschnitt derart ausgebildet sein, dass eine optimale Führung des Käfigs auch bei einer geringen Anzahl von Käfigführungsbahnen erreicht wird.
Wenn der Käfig aus Kunststoff besteht, kann dieser in die Käfigführungsbahnen eingreifende Führungsvorsprünge aufweisen, die beispielsweise abgerundet oder eckig sind. Alternativ ist es auch möglich, den Käfig als ein umgeformtes Blechteil oder Rohrstück mit im Wesentlichen konstanter Wanddicke auszubilden, wobei (Käfig-)Führungsvorsprünge vorgesehen sind, die in die Käfigführungsbahnen eingreifen. Nach einer weiteren Ausführungsform ist es auch möglich, dass der Käfig ein Faltkäfig mit Käfigführungsstegen ist, welcher nicht in die Laufbahnpaare sondern in die Käfigführungsbahnen eingreifen.
Ein erfincfungsgemäßer Rollenausgleich weist eine Verschiebeeinheit der oben genannten Art auf, wobei in den durch die Außenlaufbahnen und die Innenlaufbahnen gebildeten Laufbahnpaaren in axialer Richtung mehrere Kugeln aufgenommen sind. Ein Kippen des Innenteils relativ zu dem Außenteil ist damit im We- sentlichen unmöglich.
Dagegen weist ein erfindungsgemäßes Verschiebegelenk eine Verschiebeeinheit der oben genannten Art auf, wobei in den durch die Außenlaufbahnen und die Innenlaufbahnen gebildeten Laufbahnpaaren in axialer Richtung jeweils nur eine Kugel aufgenommen ist. Hierdurch ist zumindest eine geringe Gelenkbeugung im Betrieb möglich.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe wird auch durch eine Gelenkwelle, insbesondere eine Fahrzeuglängswelle oder eine Seitenwelle, gelöst, welche we- nigstens einen Rollenausgleich oder ein Verschiebegelenk mit einer erfindungsgemäßen Verschiebeeinheit aufweist.
Eine als Fahrzeuglängswelle vorgesehene Gelenkwelle ist vorzugsweise mit wenigstens zwei jeweils ein Wellenrohr aufweisenden Wellenabschnitten ausgestat- tet, die über ein Mittengelenk miteinander verbunden sind und die an ihren dem Mittengelenk abgewandten Enden ein getriebeseitiges bzw. ein differentialseitiges Gelenk aufweisen. Dabei können das getriebeseitige Gelenk, das differentialseitige Gelenk sowie das Mittengelenk als Gleichlauf-Festgelenke, insbesondere als Ge- genbahngelenke, gestaltet sein, wobei zwei dem Mittengelenk zugeordnete und nahe an diesem angeordnete Rollenausgleiche zur Aufnahme eines axialen Verschiebeweges im Betrieb oder während der Montage vorgesehen sind.
In Weiterbildung dieses Erfindungsgedankens ist vorgesehen, dass das Innenteil des zweiten Rollenausgleichs mit der Innennabe des Mittengelenks und das Innen- teil des ersten Rollenausgleichs mit der Außennabe des Mittengelenks verbunden
ist. Die beiden Rollenausgleiche sind dadurch unmittelbar dem Mittengelenk zugeordnet.
Zur Lagerung der Gelenkwelle wird es bevorzugt, wenn das Innenteil eines RoI- lenausgleichs in einem Zwischenlager gelagert ist. Insbesondere kann das Innenteil des ersten Rollenausgleichs in einem beispielsweise am Fahrzeugboden elastisch aufgehängten Zwischenlager gelagert sein.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen und unter Be- zugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
Es zeigen schematisch:
Fig. 1 einen Querschnitt durch eine Verschiebeeinheit nach einer ersten Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 2 einen Querschnitt durch eine Verschiebeeinheit nach einer zweiten Ausführungsform der Erfindung und
Fig. 3 einen Längsschnitt durch eine erfindungsgemäße Gelenkwelle.
In der Ausführungsform nach Fig. 1 ist schematisch eine Verschiebeeinheit 1 mit einem Innenteil 2 und einem zu diesem koaxialen Außenteil 3 dargestellt. Auf der Außenfläche des Innenteils 2 sind sechs Innenlaufbahnen 4 ausgebildet, welche sich in axialer Richtung im Wesentlichen parallel zueinander erstrecken. Dabei sind immer zwei Innenlaufbahnen 4 einander paarweise zugeordnet, wobei zwi-
sehen den Innenlaufbahnpaaren ein Abstandsbereich auf der Außenfläche des Innenteils 2 verbleibt, der im Wesentlichen zylindrisch gestaltet ist.
Entsprechend sind in der Innenfläche des Außenteils 3 in axialer Richtung verlau- fende und zueinander parallele Außenlaufbahnen 5 vorgesehen. Die Außenlaufbahnen 5 sind ebenfalls einander paarweise zugeordnet und derart über den Umfang des Außenteils 3 verteilt angeordnet, dass jeweils eine Außenlaufbahn 5 einer Innenlaufbahn 4 gegenüberliegt und mit dieser ein Laufbahnpaar bildet.
In den durch die Innenlaufbahnen 4 und die Außenlaufbahnen 5 gebildeten Laufbahnpaaren ist jeweils wenigstens eine Kugel 6 zur übertragung eines Drehmoments zwischen dem Innenteil 2 und dem Außenteil 3 aufgenommen. Das Innenteil 2 ist dabei in axialer Richtung relativ zu dem Außenteil 3 verschiebbar, wobei die Kugeln 6 in den Innenlaufbahnen 4 und den Außenlaufbahnen 5 abrollen.
Wenn die Verschiebeeinheit 1 als ein Rollenausgleich ausgebildet ist, sind in jedem Laufbahnpaar mehrere Kugeln 6 vorgesehen, so dass das Innenteil 2 nicht relativ zu dem Außenteil 3 gekippt oder verschwenkt werden kann. Wenn dagegen die Verschiebeeinheit 1 als ein Verschiebegelenk ausgebildet ist, ist in jedem Laufbahnpaar eine Kugel 6 vorgesehen, so dass das Innenteil 2 zumindest um einen kleinen Winkel gegenüber dem Außenteil 3 gebeugt werden kann.
Die Kugeln 6 sind in Fenstern eines Käfigs 7 aufgenommen und in diesem geführt. Der Käfig 7 ist in der dargestellten Ausführungsform in dem Außenteil 3 in axialer Richtung geführt. Hierzu sind in der Innenfläche des Außenteils 3 Käfigführungsbahnen 8 ausgebildet, in welche Käfigführungsvorsprünge 9 des Käfigs 7 eingreifen. Grundsätzlich können die Käfigführungsbahnen jedoch auch in dem Innenteil vorgesehen sein.
Wie aus Fig. 1 ersichtlich ist, sind die Käfigführungsbahnen 8, welche beispielsweise einen rechteckigen Querschnitt aufweisen können, in dem Bereich zwischen zwei einander zugeordneten Laufbahnpaaren vorgesehen. Zwischen zwei Käfigführungsbahnen 8 sind folglich immer zwei Außenlaufbahnen 5 angeordnet. Die Käfigführungsbahnen 8 und die Außenlaufbahnen 5 sind dabei zumindest im Wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Außenteils 3 verteilt. Hierdurch lässt sich ein Härteverzug in dem Außenteil 3 vermeiden. Weiter ist es auch möglich, das Außenteil 3 als ein Blechteil mit einer im Wesentlichen konstanten Wanddicke auszubilden.
In Fig. 2 ist eine Verschiebeeinheit 10 nach einer zweiten Ausführungsform dargestellt, welche ebenfalls ein zu einer Achse 11 koaxiales Innenteil 12 und ein hierzu koaxiales Außenteil 13 aufweist. In dem Innenteil 12 sind wiederum Innenlaufbahnen 14 und in dem Außenteil 13 Außenlaufbahnen 15 vorgesehen, die einander zugeordnet sind und Laufbahnpaare bilden. In jedem Laufbahnpaar ist wenigstens eine Kugel 16, die in einem Käfig 17 geführt ist, aufgenommen.
Abweichend von der Darstellung der Ausführungsform nach Fig. 1 ist die Verschiebeeinheit 10 mit sechs Laufbahnpaaren und vier Käfigführungsbahnen in dem Außenteil 13 ausgebildet. Zusätzlich sind auch in dem Innenteil 12 Käfigführungsbahnen ausgebildet.
Dabei sind die durch die Innenlaufbahnen 14 und die Außenlaufbahnen 15 gebildeten Laufbahnpaare abwechselnd einzeln und einander paarweise zugeordnet um den Umfang der Achse 11 angeordnet. Der Käfig 17 ist in Käfigführungsbahnen 18 geführt, in welche Käfigführungsvorsprünge 19 eingreifen. Die Käfigführungsvor- sprünge 19 und die Käfigführungsbahnen 18 sind dabei in der Ausführungsform nach Fig. 2 im Querschnitt dreieckig ausgestaltet. Grundsätzlich können die Käfigführungsbahnen und die Käfigführungsvorsprünge jedoch jede geeignete Kontur aufweisen und beispielsweise eckig, abgerundet oder dergleichen sein.
Weiter können alternativ zu der in Fig. 2 gezeigten Ausführungsform mit sowohl im Innenteil 12 als auch im Außenteil 13 angeordneten Käfigführungsbahnen 18 und entsprechenden Käfigführungsvorsprüngen 19 diese erfindungsgemäß auch ent- weder nur im Innenteil 12 oder nur im Außenteil 13 vorgesehen sein.
Bei der Verschiebeeinheit 10 sind also zwischen zwei benachbarten Käfigführungsbahnen 18 entweder zwei einander paarweise zugeordnete Außenlaufbahnen 15 oder nur eine Außenlaufbahn 15 angeordnet. Die Außenlaufbahnen 15 und die Käfigführungsbahnen 18 sind dabei insgesamt im Wesentlichen gleichmäßig über den Umfang des Außenteils 13 verteilt.
In Fig. 3 ist eine als Fahrzeuglängswelle ausgebildete Längswelle 20 im Längsschnitt dargestellt, welche zwei als Rollenausgleich ausgebildete Verschiebeein- heiten 21 und 22 aufweist. Die Gelenkwelle 20 ist an ihrem differentialseitigen Ende und an ihrem getriebeseitigen Ende jeweils mit einem Festgelenk 23 bzw. 24 ausgestattet und weist in der Mitte ein Mittengelenk 25 auf, welches ebenfalls ein Festgelenk ist. Die beiden Rollenausgleiche 21 und 22 sind dabei dem Mittengelenk 25 zugeordnet, wobei das Innenteil des zweiten Rollenausgleichs 22 mit der Innennabe des Mittengelenks 25 verbunden ist und das Innenteil des ersten Rollenausgleichs 21 mit der Außennabe des Mittengelenks 25 verbunden ist. Weiter ist die Innennabe des ersten Rollenausgleichs 21 in einem Zwischenlager 26 gelagert, welches beispielsweise elastisch an einem Fahrzeugboden aufgehängt sein kann.
Die Außenteile der beiden Rollenausgleiche 21 und 22 sind mit Rohrwellen verbunden, welche jeweils an die Außennabe des getriebeseitigen bzw. differentialseitigen Gelenks 23, 24 angeschlossen sind. Die Gelenkwelle 20 ist damit durch drei Festgelenke und zwei Rollenausgleiche, welche dem Mittengelenk 25 zuge- ordnet sind, gebildet. Die im Betrieb und insbesondere während der Montage er-
forderlichen axialen Verschiebewege der Gelenkwelle 20 können allein von den Rollenausgleichen 21 und 22 aufgenommen werden.