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Title:
DISPLACEMENT UNIT
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2009/138070
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a displacement unit (1) comprising two undulated drive components (2, 3) that can be displaced into each other, said components having a plurality of mutually facing rolling body raceways (6, 7) and rolling bodies (9) disposed between said raceways. Particularly in order to save weight and provide a unique position-oriented arrangement, a profiled groove (10) is provided at least between two rolling body raceways of at least one drive component, the profile depth (11) of said groove being smaller than the profile depth (12) of a rolling body raceway adjacent thereto.

Inventors:
LEHMANN, Martin (In der Öhle 1, Hornberg, 78132, DE)
Application Number:
DE2009/000669
Publication Date:
November 19, 2009
Filing Date:
May 15, 2009
Export Citation:
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Assignee:
NEUMAYER TEKFOR HOLDING GMBH (Wilhelm-Zangen-Strasse 9, Hausach, 77756, DE)
LEHMANN, Martin (In der Öhle 1, Hornberg, 78132, DE)
International Classes:
F16C3/035; F16D3/06
Foreign References:
EP1588921A12005-10-26
EP1566324A12005-08-24
DE3730393A11989-03-23
DE19952245A12000-07-06
US6193612B12001-02-27
DE19952245A12000-07-06
DE10123221C12003-02-06
DE3730393A11989-03-23
US0297917A1884-04-29
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Claims:
Patentansprüche

1. Verschiebeeinheit zur axial begrenzten Verlagerung zumindest zweier aufeinander gelagerter Antriebsbauteile einer Antriebswelle, wobei ein Antriebsbauteil mit an dessen Innenumfang über den Umfang verteilten, längs des Antriebsbauteils parallel zueinander verlaufenden Wälzkörperlaufbahnen und ein weiteres Antriebsbauteil mit am Außenumfang über den Umfang verteilten, längs des Antriebsbauteils parallel zueinander verlaufenden Wälzkörperlaufbahnen gebildet ist und jeweils mehrere axial beabstandete Wälzkörper in jeder der

Wälzkörperlaufbahnen untergebracht sind, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen zumindest zwei Wälzkörperlaufbahnen eine Profilnut mit zur Profiltiefe der Wälzkörperlaufbahnen unterschiedlicher Profiltiefe eingebracht ist.

2. Verschiebeeinheit nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnut eine geringere Profiltiefe als die Wälzkörperlaufbahnen aufweist.

3. Verschiebeeinheit nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass ein Antriebsbauteil durch eine Profilhülse und ein weiteres Antriebsbauteil durch einen Profilzapfen gebildet ist.

4. Verschiebeeinheit nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Anzahl der Wälzkörperlaufbahnen der Profilhülse und des Profilzapfens identisch ist.

5. Verschiebeeinheit nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnut in die Profilhülse und/oder in den Profilzapfen eingebracht ist.

6. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch g dass sich Profilnuten und Wälzkörperlaufbahnen über den Umfang eines

Antriebsbauteils abwechseln.

7. Verschiebeeinheit nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teilung von Profilnuten und Wälzkörperlaufbahnen über den Umfang identisch ist.

8. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnut und/oder mindestens eine Wälzkörperlaufbahn zumindest eines Antriebsteils mittels eines Formrundknetverfahrens hergestellt ist.

9. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnut und/oder mindestens eine Wälzkörperlaufbahn zumindest eines Antriebsteils mittels eines Fließpressverfahrens hergestellt ist.

10. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnut und/oder mindestens eine Wälzkörperlaufbahn zumindest eines Antriebsteils mittels eines spanabhebenden Fertigungsverfahrens hergestellt ist.

11. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Querschnitt der Profilnut aus mehreren geometrischen Grundformen gebildet ist.

12. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnut im Querschnitt wannenförmig ist.

13. Verschiebeeinheit nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass ein Grund der Profilnut aus einem Kreissegment mit einem größeren Radius als ein Radius der Wälzkörper gebildet ist.

14. Verschiebeeinheit nach Anspruch 12 oder 13, dadurch geken anschließend an beide Enden des Kreissegments jeweils eine Flanke zum Innen- beziehungsweise Außenumfang eines Antriebsteils angeschlossen ist.

15. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnut im Querschnitt aus zwei zueinander beabstandeten Kreissegmenten gebildet ist.

16. Verschiebeeinheit nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Mittelpunkte der die Kreissegmente bildenden Kreise auf einem Umfang mit größerem

Radius als der Innenumfang der Profilhülse beziehungsweise auf einem Umfang mit kleinerem Radius als der Außen umfang des Profilzapfens angeordnet sind.

17. Verschiebeeinheit nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Umfange der die Kreissegmente bildenden Kreise überschneiden oder berühren.

18. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine Breite eines Querschnitts der Wälzkörperlaufbahnen am Innen- beziehungsweise Außenumfang des betroffenen Antriebsbauteils kleiner als die Breite eines Querschnitts einer benachbarten Profilnut ist.

19. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Querschnittsfläche der Profilnut größer als eine Querschnittsfläche der benachbarten Wälzkörperlaufbahn ist.

20. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Montage von Profilhülse und Profilzapfen nur bei einer Lageorientierung der Wälzkörperlaufbahnen aufeinander möglich ist.

21. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Profilnut in Abhängigkeit von der Dicke einer oberflächengehärteten Schicht des Antriebsbauteils ausgestaltet ist.

22. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsfläche der Profilnut derartig ausgestaltet ist, dass ein Druckkegel eines Wälzkörpers in einer zur Profilnut benachbarten Wälzkörperlaufbahn im Wesentlichen außerhalb der Querschnittsfläche verläuft.

23. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass sich zwischen der Profilnut und der benachbarten Wälzkörperlaufbahn eine Schulter befindet, und dass die Profilnut und/oder die Schulter in Abhängigkeit von dem in der Wälzkörperlaufbahn befindlichen Wälzkörper und/oder von der Auflagefläche des Wälzkörpers in der Wälzkörperlaufbahn und/oder von dem Auflagewinkel des Wälzkörpers in der Wälzkörperlaufbahn und/oder vom vom Wälzkörper erzeugten Druckkegel ausgestaltet sind/ist.

24. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnut im Querschnitt im Wesentlichen wannenförmig ist, dass mindestens eine zur Profilnut benachbarte Wälzkörperlaufbahn im Querschnitt im Wesentlichen und/oder näherungsweise halbkreisförmig ist, und dass die Profilnut derartig ausgestaltet ist, dass die Breite der Profilnut größer ist als der Durchmesser der benachbarten Wälzkörperlaufbahn.

25. Verschiebeeinheit nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass die Profilnut derartig ausgestaltet ist, dass die Breite der Profilnut mindestens das 1 , 1 -fache der größten Breite der benachbarten Wälzkörperlaufbahn beträgt.

26. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wälzkörperlaufbahn derartig ausgestaltet ist, dass eine Schmiegung des Wälzkörpers in der Wälzkörperlaufbahn entsteht.

27. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wälzkörperlaufbahn derartig ausgestaltet ist, dass ein Wälzkörper in der Wälzkörperlaufbahn die Wälzkörperlaufbahn in einem Winkel zur Mittenachse der Querschnittsfläche der Wälzlagerlaufbahn von im Wesentlichen 45° berührt.

28. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine Wälzkörperlaufbahn derartig ausgestaltet ist, dass die Querschnittsfläche der Wälzkörperlaufbahn im Wesentlichen aus zwei Halbkreisflächen besteht, deren Zentren zur Mittenachse der Querschnittsfläche der Wälzlagerlaufbahn versetzt sind.

29. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Profilnuten eingebracht sind.

30. Verschiebeeinheit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen der mindestens zwei Profilnuten im Wesentlichen identisch ausgestaltet sind.

31. Verschiebeeinheit nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass die Querschnittsflächen der mindestens zwei Profilnuten unterschiedlich zueinander ausgestaltet sind.

32. Verschiebeeinheit nach einem der Ansprüche 1 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzkörper gemeinsam in einem Wälzkörperkäfig angeordnet sind.

33. Antriebswelle mit zwei endseitig angebrachten, einen Verschwenkwinkel ausgleichenden Gelenken und einer dazwischen angeordneten Verschiebeeinheit gemäß den Ansprüchen 1 bis 32.

34. Antriebswelle nach Anspruch 33, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eines der Gelenke ein Gegenbahngleichlaufgelenk ist.

35. Verschiebeeinheit zur axial begrenzten Verlagerung zumindest zweier aufeinander gelagerter Antriebsbauteile einer Antriebswelle, wobei ein Antriebsbauteil hülsenförmig ausgestaltet ist und das andere Antriebsbauteil zumindest teilweise axial in sich aufnimmt, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Antriebsbauteil eine nicht runde Außenkontur aufweist.

36. Verschiebeeinheit nach Anspruch 35, dadurch gekennzek

Außenkontur durch zumindest eine am Außenumfang radial gegenüber diesem radial erhabene Erhebung gebildet ist.

37. Verschiebeeinheit nach Anspruch 36, dadurch gekennzeichnet, dass das hülsenförmige Antriebsbauteil an dessen Innenumfang über den Umfang verteilte, längs des Antriebsbauteils parallel zueinander verlaufende Wälzkörperlaufbahnen aufweist, an deren Außenumfang sich radial die zumindest eine radiale Erhebung anschließt.

38. Verschiebeeinheit nach Anspruch 37, dadurch gekennzeichnet, dass in Umfangsrichtung betrachtet zwischen zumindest zwei Wälzkörperlaufbahnen eine Profilnut mit zur Profiltiefe der Wälzkörperlaufbahnen unterschiedlicher Profiltiefe eingebracht ist.

39. Verschiebeeinheit nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass eine Materialstärke des Antriebsbauteils an der zumindest einen Erhebung und radial außerhalb der Profilnut im Wesentlichen gleich ist.

40. Verschiebeeinheit nach Anspruch 38 oder 39, dadurch gekennzeichnet, dass eine Profiltiefe der Profilnut kleiner als eine Profiltiefe der Wälzkörperlaufbahnen und Maxima der Profiltiefen im Wesentlichen auf demselben Umfang angeordnet sind.

Description:

Verschiebeeinheit

Die Erfindung betrifft eine Verschiebeeinheit zur axial begrenzten Verlagerung zumindest zweier aufeinander gelagerter Antriebsbauteile.

Derartige Verschiebeeinheiten sind insbesondere aus Antriebssträngen von Kraftfahrzeugen bekannt, in denen beispielsweise Seitenwellen und/oder Längswellen zum Längenausgleich zwischen Getriebe und Fahrwerk mit Verschiebeeinheiten ausgestattet werden.

Verschiebeeinheiten sind beispielsweise aus Antriebsbauteilen wie einer Profilhülse und einem in dieser angeordneten und axial begrenzt verschiebbaren Profilzapfen aufgenommen, so dass ein Längenausgleich durch eine axiale Verlagerung dieser gegeneinander erfolgen kann. Dabei sind Profilhülse und Profilzapfen aufeinander kugelgelagert. Hierzu sind in der Profilhülse und in den Profilzapfen längs der Drehachse der Verschiebeeinheit parallel zueinander verlaufende Kugellaufbahnen vorgesehen, in denen in einem Kugelkäfig untergebrachte, axial zueinander beabstandete und über den Umfang an die Teilung der Kugellaufbahnen angepasste Kugeln angeordnet sind, die sich in den Kugellaufbahnen abwälzen und über die Schultern der Kugellaufbahnen das an den Antriebsbauteilen anliegende Drehmoment übertragen. Solche Verschiebeeinheiten sind beispielsweise durch die DE 199 52 245 A1 und die DE 101 23 221 C1 bekannt geworden. Die Verwendung von Laufbahnen bei Verbindungselementen von Wellenteilen ist beschrieben in der DE 37 30 393 A1 oder der US 2,979,17.

Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung von Verschiebeeinheiten insbesondere für Antriebsstränge in Kraftfahrzeugen in Hinsicht auf eine Gewichts- und/oder Kostenreduzierung, Montageerleichterung, eine hohe Funktionssicherheit zu gewährleisten und die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden.

Die Aufgabe wird durch eine Verschiebeeinheit zur axial begrenzten Verlagerung zumindest zweier aufeinander gelagerter Antriebsbauteile gelöst, wobei ein Antriebsbauteil aus einer Profilhülse mit an deren Innenumfang über den Umfang verteilten, längs der Profilhülse parallel zueinander verlaufenden Wälzkörperlaufbahnen und ein weiteres Antriebsbauteil aus einem Profilzapfen mit am Außenumfang über den Umfang verteilten, längs des Profilzapfens parallel zueinander verlaufenden Wälzkörperlaufbahnen gebildet sein kann, jeweils mehrere axial beabstandete Wälzkörper in jeder der Wälzkörperlaufbahnen untergebracht sein können, und wobei zwischen zumindest zwei Wälzkörperlaufbahnen eine mit von der Profiltiefe und/oder der Breite der Walzkörperlaufbahn abweichender Profiltiefe eingebracht sein kann. Für bestimmte Anwendungsfälle kann es dabei von Vorteil sein, wenn die Profilnut mit kleinerer Profiltiefe als die Profiltiefe der Wälzkörperlaufbahnen versehen ist. Unter einem Antriebsbauteil ist dabei die Profilhülse und/oder der Profilzapfen zu verstehen, so dass entsprechend vorteilhafte Ausgestaltungen in Verbindung mit dem Begriff Antriebsbauteil jeweils die Profilhülse, den Profilzapfen oder beide betreffen können, wobei die Profilnut mittels einer Abbildung einer Werkzeugkontur hergestellt sein kann.

Unter Wälzkörpem sind bevorzugt Kugeln zu verstehen, so dass die Wälzkörperlaufbahnen als Kugellaufbahnen dargestellt werden, in denen die Kugeln im Wesentlichen ohne Spiel abwälzen. In besonderen Ausführungsbeispielen können die Wälzkörper tonnen-, nadel- oder kugelscheibenförmig ausgestaltet sein, wobei die Wälzkörperlaufbahnen diesen Profilen entsprechend angeordnet werden.

Im einfachsten Fall sind mehrere, beispielsweise drei bis zwölf, vorzugsweise sechs oder acht über den Umfang der Antriebsbauteile verteilte Wälzkörperlaufbahnen vorgesehen, die parallel zueinander längs der Drehachse der Antriebsbauteile in diese eingebracht sind. Vorteilhaft ist eine lineare Anordnung längs der Drehachse.

Für Anwendungen mit besonderen Anforderungen kann auch vorgesehen sein, die Wälzkörperlaufbahnen mit einem geringen Umfangsanteil beispielsweise in Form von gegenüber der Drehachse verdrehten Zügen vorzusehen, so dass unter Drehmomentbelastung der Verschiebeeinheit die beiden Antriebsbauteile zumindest geringfügig axial beispielsweise gegeneinander verlagert werden, wobei die Verlagerung durch einen oder mehrere Anschläge begrenzt sein kann.

In vorteilhafter Weise werden über den Umfang betrachtet mehrere Profilnuten zwischen Wälzkörperlaufbahnen eingebracht. Besonders vorteilhaft ist das Einbringen jeweils zumindest einer Profilnut zwischen alle Wälzkörperlaufbahnen, so dass sich Profilnuten und Wälzkörperlaufbahnen kontinuierlich abwechseln. Dabei können Profilnuten an beiden Antriebsbauteilen vorgesehen sein, wobei sich das Einbringen von Profilnuten insbesondere in der Profilhülse als vorteilhaft erwiesen hat. Insbesondere durch den größeren Außendurchmesser der Profilhülse wird der ggf. höhere Aufwand des Einbringens von Profilnuten durch eine effektive Gewichtsersparnis überkompensiert. Durch die wechselseitige Anordnung von Profilnuten und Wälzkörperlaufbahnen kann eine Anordnung geschaffen werden, die bezüglich ihrer Materialersparnis einer Anordnung mehrerer als der erforderlichen Menge von Wälzkörperlaufbahnen entspricht, so dass die Anzahl der Wälzkörperlaufbahnen im betroffenen Antriebsbauteil, beispielsweise der Profilhülse, auf die Anzahl der Wälzkörperlaufbahnen des korrespondierenden Antriebsbauteils begrenzt werden kann. Die Gestalt, insbesondere die Profiltiefe der Profilnut beziehungsweise Profilnuten ist dabei geringer als die Profiltiefe der Wälzkörperlaufbahnen, so dass während der Montage der Antriebsbauteile aufeinander eine Fehlpositionierung auf den Wälzkörperlaufbahnen eines Antriebsbauteils auf die Profilnuten des anderen Antriebsbauteils in sicherer Weise vermieden wird, die infolge der beispielsweise auf eine Gewichtsersparnis optimierten Oberfläche der Profilnut eine gravierende Fehlfunktion zur Folge hätte.

In einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel kann eine Teilung der Antriebsbauteile über den Umfang vorgesehen sein, die dieselben Winkelsegmente für Profilnuten und Wälzkörperlaufbahnen vorsieht. Wird nur ein Antriebsbauteil und/oder nur ein Teil der Zwischenräume zwischen den Wälzkörperlaufbahnen mit Profilnuten versehen, können diese Winkelsegmente dem Außen- beziehungsweise Innenumfang des entsprechenden Antriebsbauteils entsprechen oder übergänge wie Rundungen oder Fasen zu den benachbarten Wälzkörperlaufbahnen bilden. Die vorgeschlagene Teilung ist insbesondere für einen homogenen Herstellungsprozess der Antriebsbauteile und hier insbesondere für die Profilhülse vorteilhaft. Entsprechend einem besonders vorteilhaften Verfahren wird diese vorzugsweise mittels eines Rundknetverfahrens, vorzugsweise mittels eines Formrundknetverfahrens zur gleichzeitigen, werkzeugfallenden Einbringung der Wälzkörperflächen und/oder der Profilnuten aus einem Rohrmaterial hergestellt. Die Antriebsbauteile werden nach deren Fertigbearbeitung gehärtet, vorteilhafterweise einsatzgehärtet.

Während die Form des Querschnitts der Wälzkörperlaufbahnen durch den Querschnitt der Wälzkörper weitgehend vorgegeben ist, kann der Querschnitt der Profilnut oder -nuten weitgehend frei, beispielsweise den Anforderungen an eine Materialeinsparung angepasst werden. Dabei kann der Querschnitt in Freiform gewählt oder aus mehreren geometrischen Grundformen gebildet sein. Als besonders vorteilhaft haben sich Querschnitte erwiesen, die die in Umfangsrichtung benachbarten Schultern der Wälzkörperlaufbahnen stützen, indem das Profil der Profilnuten eine höhere Materialanhäufung als bei Verwendung eines kreisrunden Querschnitts ermöglicht. Ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel sieht hierzu einen wannenförmigen Querschnitt der Profilnut oder -nuten vor. Diese können beispielsweise aus einem den Grund einer entsprechenden Wanne bildenden Kreissegment gebildet sein, wobei das Kreissegment einen größeren Radius als beispielsweise der Radius einer Wälzkörperlaufbahn für kugelförmige Wälzlager

aufweist. Dabei können an beide Enden des Kreissegments anschließend Flanken zum Innen- beziehungsweise Außenumfang eines Antriebsteils angeschlossen sein.

Alternativ können Querschnitte der Profilnuten aus zwei zueinander beabstandeten Kreissegmenten gebildet sein, so dass sich ein Querschnitt mit jeweils kreisförmigem Profil in Nachbarschaft zu den Wälzkörperquerschnitten ergibt, der in der Mitte je nach überlappung der Kreissegmente eine Erhebung bildet. Es hat sich dabei als vorteilhaft gezeigt, wenn die Mittelpunkte der die Kreissegmente bildenden Kreise auf einem Umfang mit größerem Radius als der Innenumfang der Profilhülse beziehungsweise auf einem Umfang mit kleinerem Radius als der Außenumfang des Profilzapfens angeordnet sind. Die Ausgestaltung der Erhebung ergibt sich dabei aus dem Abstand der Mittelpunkte der den Querschnitt bildenden Kreise, indem sich deren Umfange überschneiden oder gegebenenfalls nur berühren oder sogar einen Abstand zueinander aufweisen. An der Grenzfläche zu den Wälzkörperlaufbahnquerschnitten können die Kreissegmente zur Erzielung einer größeren Materialanhäufung und damit einer Höheren Tragfähigkeit der Schultern der Wälzkörperlaufbahnen angeschnitten sein.

In vorteilhafter Weise ist die Breite der Querschnitte der Profilnuten am Außenumfang des Profilzapfens beziehungsweise am Innenumfang der Profilhülse größer als die Breite des Querschnitts einer benachbarten Wälzkörperlaufbahn. Auf diese Weise kann infolge der geringeren Profiltiefe der Profilnuten eine erhöhte Materialanhäufung an der Schulter der Wälzkörperlaufbahn als bei einer als Profilnut ausgestalteten gleichen oder bezüglich ihres Durchmessers geringfügig vergrößerten Wälzkörperlaufbahn erzielt werden. Dabei ist die Fläche einer derartigen Querschnittsfläche der Profilnut größer als die Querschnittsfläche der benachbarten Wälzkörperlaufbahn, so dass in besonders effektiver Weise die Tragkraft der Wälzkörperlaufbahnen zur übertragung von Drehmoment in Umfangsrichtung durch erhöhte Materialanhäufung an deren Schultern bei verringertem Gewicht der

Antriebsbauteile erzielt werden kann. Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Querschnittsfläche der Profilnut in Abhängigkeit von der Dicke einer oberflächengehärteten Schicht des Antriebsbauteils ausgestaltet ist. Um das Gewicht möglichst stark herabzusetzen, wird dabei die Querschnittsfläche in Abhängigkeit von Parametern wie beispielsweise der Tiefe, bis zu welcher das Antriebsbauteil gehärtet ist, möglichst groß gewählt.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Querschnittsfläche der Profilnut derartig ausgestaltet ist, dass ein Druckkegel eines Wälzkörpers in einer zur Profilnut benachbarten Wälzkörperlaufbahn im Wesentlichen außerhalb der Querschnittsfläche verläuft. Die Querschnittsfläche wird in dieser Ausgestaltung derartig vorgegeben, dass der Druckkegel eines Wälzkörpers in einer benachbarten Wälzkörperlaufbahn im Wesentlichen außerhalb der Querschnittsfläche verläuft. Dies bezieht sich somit auf die zu erwartenden Kräfte. In dieser Ausgestaltung wird somit insbesondere darauf Rücksicht genommen, dass bei einer möglichst großen Querschnittsfläche der Profilnut eine ausreichende Stabilität erhalten bleibt und dass das Antriebsbauteil insbesondere während der Anwendung durch die Wälzkörper nicht verformt oder deformiert wird. Der Druckkegel wird dabei in einer Ausgestaltung über einen Kegel mit im Wesentlichen elliptischen Querschnitt und einem öffnungswinkel zwischen 35° und 50°, insbesondere 40° oder 45° angenähert, wobei der Kegel ausgehend vom Auflagebereich eines entsprechenden Wälzkörpers in der zugeordneten Laufbahn.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass sich zwischen der Profilnut und der benachbarten Wälzkörperlaufbahn eine Schulter befindet, und dass die Profilnut und/oder die Schulter in Abhängigkeit von dem in der Wälzkörperlaufbahn befindlichen Wälzkörper und/oder von der Auflagefläche des Wälzkörpers in der Wälzkörperlaufbahn und/oder von dem Auflagewinkel des Wälzkörpers in der Wälzkörperlaufbahn und/oder vom vom Wälzkörper erzeugten Druckkegel

ausgestaltet sind/ist. Die Profilnut bzw. die Schulter und/oder insbesondere die Wälzkörperlaufbahn werden in einer Ausgestaltung derartig ausgestaltet, dass die Schulter einer Kraft, welche der Wälzkörper insbesondere in Richtung der Schulter ausübt, widersteht und dass es insbesondere nicht zu Verformungen der Schulter durch den Wälzkörper kommt. Die Schulter ist insbesondere derartig zu konstruieren, dass auch Fertigungstoleranzen damit ausgeglichen werden können. Weiterhin kann eine Schulter in einer Ausgestaltung auch den Zweck erfüllen, der Auflage eines Werkzeugs zur Erzeugung der Innenstruktur aus Wälzkörperlaufbahn und der Profilnut zu dienen.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Profilnut im Querschnitt im Wesentlichen wannenförmig ist, dass mindestens eine zur Profilnut benachbarte Wälzkörperlaufbahn im Querschnitt im Wesentlichen und/oder näherungsweise halbkreisförmig ist, und dass die Profilnut derartig ausgestaltet ist, dass die Breite der Profilnut größer ist als der Durchmesser der benachbarten Wälzkörperlaufbahn. Die Breite bzw. der Durchmesser beziehen sich dabei jeweils auf den gleichen Radius des jeweiligen Antriebsbauteils.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Profilnut derartig ausgestaltet ist, dass die Breite der Profilnut mindestens das 1,1 -fache der größten Breite der benachbarten Wälzkörperlaufbahn beträgt. Die Breiten beziehen sich auch hier jeweils auf den gleichen Radius bzw. auf einen Umfang des betroffenen Antriebsbauteils.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine Wälzkörperlaufbahn derartig ausgestaltet ist, dass eine Schmiegung des Wälzkörpers in der Wälzkörperlaufbahn entsteht.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens eine Wälzkörperlaufbahn derartig ausgestaltet ist, dass ein Wälzkörper in der Wälzkörperlaufbahn die

Wälzkörperlaufbahn in einem Winkel zur Mittenachse der Querschnittsfläche der Wälzlagerlaufbahn von im Wesentlichen 45° berührt. Diese Ausgestaltung bezieht sich insbesondere, aber nicht ausschließlich auf die vorhergehende Ausgestaltung mit der Schmiegung.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass mindestens eine Wälzkörperlaufbahn derartig ausgestaltet ist, dass die Querschnittsfläche der Wälzkörperlaufbahn im Wesentlichen aus zwei Halbkreisflächen besteht, deren Zentren zur Mittenachse der Querschnittsfläche der Wälzlagerlaufbahn versetzt sind.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass mindestens zwei Profilnuten eingebracht sind. Durch eine höhere Anzahl von Profilnuten lässt sich das Gewicht weiter herabsetzen. Dabei ist in einer Ausgestaltung zwischen allen Wälzlagerlaufbahnen zumindest eine Profilnut eingebracht.

Eine Ausgestaltung beinhaltet, dass die Querschnittsflächen der mindestens zwei Profilnuten im Wesentlichen identisch ausgestaltet sind. In dieser Ausgestaltung sind zumindest zwei Profilnuten in ihrem Querschnitt im Wesentlichen identisch ausgestaltet. In weiteren Ausgestaltungen sind bei größeren Anzahlen an Profilnuten auch größere Gruppen von Profilnuten bezüglich ihrer Querschnittflächen im Wesentlichen identisch ausgestaltet. In einer weiteren Ausgestaltung sind alle Profilnuten derartig ausgestaltet, dass sie über die gleiche Querschnittsfläche verfügen.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Querschnittsflächen der mindestens zwei Profilnuten unterschiedlich zueinander ausgestaltet sind. In dieser Ausgestaltung weisen die einzelnen Profilnuten unterschiedliche Querschnittsflächen auf.

Eine Ausgestaltung sieht vor, dass die Wälzkörper gemeinsam in einem Wälzkörperkäfig angeordnet bzw. geführt oder gehalten sind.

Besonders vorteilhaft ist die Verwendung der vorgeschlagenen Verschiebeeinheit in einer Antriebswelle insbesondere im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs als Seitenwelle zum Antrieb eines Antriebsrads und/oder als Kardanwelle zum Antrieb eines Getriebes oder eines Differentials, das die Antriebskräfte auf zumindest zwei Antriebsräder verteilt. Hierzu können entsprechende Antriebswellen jeweils ein an den Enden angeordnetes, einen Verschwenkwinkel ausgleichendes Gelenk, beispielsweise ein Gegenbahngleichlaufgelenk und zumindest eine dazwischen angeordnete Verschiebeeinheit wie vorgeschlagen enthalten. Es versteht sich, dass die Wellen auch aus mehreren, beispielsweise zwei Wellenabschnitten gebildet sein können, die an einer gehäusefesten Aufhängung miteinander verbunden sind, wobei zumindest einer der Wellenabschnitte über eine erfindungsgemäße Verschiebeeinheit verfügt.

Gemäß einem weiteren erfinderischen Gedanken wird die Aufgabe durch eine Verschiebeeinheit zur axial begrenzten Verlagerung zumindest zweier aufeinander gelagerter Antriebsbauteile gelöst, wobei ein Antriebsbauteil hülsenförmig ausgestaltet ist, das andere Antriebsbauteil zumindest teilweise axial in sich aufnimmt und das hülsenförmige Antriebsbauteil eine nicht runde Außenkontur aufweist. Dabei kann eine entsprechende Außenkontur durch zumindest eine am Außenumfang des hülsenförmigen Bauteils vorhandene Erhebung und/oder Einsenkung gebildet sein. In bevorzugter Weise sind diese radialen Erhebungen durch am Innenumfang des hülsenförmigen Antriebsbauteils über den Umfang verteilte, längs des Antriebsbauteils parallel zueinander verlaufende Wälzkörperlaufbahnen gebildet. Beispielsweise können die radialen Erhebungen durch Materialverdrängung bei der Ausbildung der Wälzkörperlaufbahnen während

der Herstellung beispielsweise mittels eines Fließpressverfahrens oder Rundknetverfahrens gebildet werden.

Weiterhin kann in vorteilhafter Weise in Umfangsrichtung betrachtet zwischen zumindest zwei Wälzkörperlaufbahnen eine Profilnut mit zur Profiltiefe der Wälzkörperlaufbahnen unterschiedlicher Profiltiefe eingebracht sein. Dabei hat sich als vorteilhaft erwiesen, wenn eine Materialstärke des Antriebsbauteils an der zumindest einen Erhebung, beispielsweise an deren maximaler radialer Ausdehnung, und radial außerhalb der Profilnut, beispielsweise an deren maximaler radialer Ausdehnung, im Wesentlichen gleich ist. Weiterhin kann vorteilhaft sein, wenn eine Profiltiefe der Profilnut kleiner als eine Profiltiefe der Wälzkörperlaufbahnen und die Maxima der Profiltiefen im Wesentlichen auf demselben Umfang angeordnet sind.

In einer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Wälzkörper in einem Wälzkörperkäfig angeordnet sind. Die Wälzkörper sind somit in einem Käfig gehalten bzw. geführt.

Die Erfindung wird anhand von in den Figuren 1 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Verschiebeeinheit im Längsschnitt,

Figur 2 die in Figur 1 dargestellte Verschiebeeinheit im Querschnitt,

Figur 3 eine alternative Ausführungsform einer Profilhülse im Querschnitt,

Figur 4 ein Detail der Profilhülse der Figur 3,

Figur 5 eine Antriebswelle mit der Verschiebeeinheit der Figuren 1 bis 4,

Figur 6 eine Antriebswelle mit zwei Verschiebeeinheiten der Figuren 1 bis 4

und

Figur 7 eine den Figuren 1 bis 4 ähnliche Verschiebeeinheit.

Figur 1 zeigt eine Verschiebeeinheit 1 mit zwei aufeinander axial verschiebbar gelagerten Antriebsbauteilen 2 und 3. Antriebsbauteil 2 ist aus einer Profilhülse 4 gebildet, die in sich das Antriebsbauteil 3 aufnimmt, das als Profilzapfen 5, der mit einer zentrierten Hohlbohrung versehen sein kann, ausgebildet ist. Profilhülse 4 und Profilzapfen 5 weisen in Anzahl und Orientierung zueinander komplementäre, über den Umfang verteilte, als Kugellaufbahnen ausgebildete Wälzkörperlaufbahnen 6, 7 auf, in denen jeweils zueinander axial beabstandete und in einem Wälzkörperkäfig 8 aufgenommene, als Kugeln ausgebildete Wälzkörper 9 aufgenommen sind. Durch die Aufnahme der Wälzkörper 9 praktisch ohne Spiel in den Wälzkörperlaufbahnen 6, 7 wälzen die Wälzkörper 9 in diesen während einer axialen Verschiebung der Antriebsbauteile 2, 3 ab und ermöglichen eine reibungsarme Verlagerung. Desweiteren erfolgt eine Drehmomentübertragung von einem Antriebsbauteil 2, 3 auf das andere über die zwischen den Wälzkörperlaufbahnen 6, 7 vorgesehenen Wälzkörper 9, die entgegen der dargestellten Kugelform auch andere Formen, beispielsweise Kugelscheiben-, Nadel- oder Tonnenform aufweisen können.

über den Umfang im Wechsel zu den Wälzkörperlaufbahnen 6 sind Profilnuten 10 vorgesehen. Wälzkörperlaufbahnen 6 und/oder Profilnuten 10 sind vorzugsweise mittels eines Formrundknetverfahrens oder eines anderen Umformverfahrens oder auch spanend eingebracht. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Profilhülse 4 an ihrer Endseite radial zur formschlüssigen Aufnahme an einem weiteren Antriebselement, beispielsweise einem Anschlussstück einer Antriebswelle oder einem Gelenk, aufgeweitet. An der gegenüber liegenden Seite der Verschiebeeinheit 1 weist der Profilzapfen 5 ein nicht näher dargestelltes Außenprofil zur formschlüssigen Aufnahme an einem weiteren Antriebselement auf.

Figur 2 zeigt die Verschiebeeinheit 1 der Figur 1 im Querschnitt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind jeweils in gleicher Anzahl - hier sechs - im Profilzapfen 5 und in der Profilhülse 4 zur Aufnahme der kugelförmigen Wälzkörper 9 im Querschnitt kreissegmentförmige Wälzkörperlaufbahnen 6, 7 eingebracht. Der Außenumfang des Profilzapfens 5 weist im gezeigten Ausführungsbeispiel über den Umfang betrachtet zwischen den Wälzkörperlaufbahnen 7 keine Einzüge auf. In weiteren Ausführungsbeispielen kann dieser auch eine Außenkontur, beispielsweise in Form einer oder mehrerer über den Umfang verteilter und gegebenenfalls mit den Wälzkörperlaufbahnen abwechselnden Profilnuten, aufweisen, die insbesondere durch eine Werkzeugkontur in den Profilzapfen eingebracht, beispielsweise eingeprägt oder spanabhebend eingebracht werden. Die Profilhülse 4 hingegen weist über den Umfang abwechselnd mit den Wälzkörperlaufbahnen 6 Profilnuten 10 auf, deren Profiltiefe 11 kleiner als die Profiltiefe 12 der Wälzkörperlaufbahnen 6 ist. Auf diese Weise wird eine Fehlmontage, bei der die Wälzkörper 9 in die Profilnuten 10 eingebracht werden, unmöglich. Weiterhin wird die Materialstärke im Bereich der größten Profiltiefe 11 der Profilnuten 10 und dem Außenumfang 13 der Profilhülse und damit die Festigkeit der Profilhülse 4 erhöht.

Die Teilung von Wälzkörperlaufbahnen 6 und Profilnuten 10 wird - wie in dem Ausgestaltungsbeispiel gezeigt - auf äquidistante Winkel ausgelegt, so dass den Wälzkörperlaufbahnen 6 und den Profilnuten 10 jeweils gleiche Winkelsegmente wie im gezeigten Beispiel von jeweils sechs Wälzkörperlaufbahnen 6 und Profilnuten 10 in Höhe von 30° zur Verfügung stehen. In weiteren Ausgestaltungsbeispielen kann die Verteilung der Wälzkörperlaufbahnen und Profilnuten über den Umfang in nicht äquidistanten Winkeln erfolgen. Zur Erhöhung der Materialeinsparung in den Profilnuten 10 sind diese bezüglich ihrer Breite 14 im Bereich des Innenumfangs 16 der Profilhülse 4 breiter als die Breite 15 der Wälzkörperlaufbahnen 6 ausgelegt. Durch die daraus resultierende wannenförmige Form des Querschnitts der

Profilnuten 10 ist die Querschnittsfläche der Profilnuten 10 größer als die Querschnittsfläche der Wälzkörperlaufbahnen 6, so dass - verglichen mit zusätzlichen, mit den Wälzkörperlaufbahnen identischen oder auch geringfügig radial erweiterten als Profilnuten ausgebildeten Vertiefungen - mehrere Vorteile resultieren. Beispielsweise ist die Materialeinsparung größer, eine Fehlpositionierung während der Montage ist ausgeschlossen und infolge einer höheren Materialanhäufung im Bereich der Schultern 17 der Wälzkörperlaufbahnen erhöht die Festigkeit dieser das übertragbare Drehmoment der Verschiebeeinheit 1.

Figur 3 zeigt eine alternative Ausgestaltung der Profilhülse 4 der Figuren 1 und 2. Die hier im Querschnitt dargestellte Profilhülse 18 weist neben den identischen Wälzkörperlaufbahnen 6 und Profilnuten 10 eine geänderte Form von Profilnuten 19 auf, die sich mit den Profilnuten 10 abwechseln. Es versteht sich, dass die Profilnuten 10 auch komplett durch die Profilnuten 19 ausgetauscht werden können. Die Profilnuten 19 werden aus zwei im Querschnitt kreissegmentförmigen Teilflächen 20, 21 unter Ausbildung eine Erhebung 22 gebildet. Zur näheren Erläuterung wird das Detail B nachfolgend unter Figur 4 erläutert.

Figur 4 zeigt das Detail B der Figur 3 mit der Profilhülse 18, mit der Wälzkörperlaufbahn 6 und jeweils einer benachbarten Profilnut 10, 19. Die Profilnut 10 ist aus einem mehrteiligen Profil geometrischer Grundformen gebildet. Dabei ist der Boden 23 aus einem Kreissegment gebildet, dessen zugrunde liegender Kreis einen Radius 24 größer als der Radius der Wälzkörper 9 (Figuren 1 und 2) ist. Der Boden 23 wird an beiden Seiten durch Flanken 25 begrenzt, die in einem vorgegebenen Winkel 26 zu der durch den Mittelpunkt des Kreises 27 geführten Mittelsenkrechten 28 definiert ist und beispielsweise zwischen 15° und 25°, vorzugsweise 20° beträgt. Der Radius 24 beträgt vorzugsweise 2 - 10 mm. Weiterhin kann vorteilhaft sein, wenn die Mittelsenkrechte 28 neben dem Mittelpunkt des Kreises 27 auch durch die Drehachse 29 der Profilhülse 18 führt.

Der Querschnitt der Profilnut 19 wird durch zwei Kreise 30, 31 mit dem Radius 32 gebildet, die voneinander so beabstandet sind, dass sich deren Umfange berühren und die Erhebung 22 ausgehend vom Grund der Profilnut bilden. In Umfangsrichtung werden die durch die Kreise 30, 31 gebildeten Kreissegmente 34 durch den Flanken 25 der Profilnut 10 entsprechende Flanken 33 begrenzt. Durch die Begrenzung der Kreissegmente 34 mittels der Flanken 33 wird im Bereich der Schultern 35 der Wälzkörperlaufbahnen 6 Material angehäuft, wodurch diese verstärkt werden.

Figur 5 zeigt eine Antriebswelle 36 mit der in den Figuren 1 bis 4 näher erläuterten Verschiebeeinheit 1. Die Profilhülse 4 ist mit einem rohrförmigen Wellenteil 37 fest verbunden, beispielsweise verschweißt. Das Wellenteil 37 trägt an dem der Verschiebeeinheit 4 abgewandten Ende ein Gelenk 38 zum Ausgleich eines Verschwenkwinkels des Wellenteils 37 gegenüber einem nicht dargestellten, das Gelenk 38 antreibenden Antriebsbauteil. Der Profilzapfen 5 ist an einem Ende radial aufgeweitet und nimmt beispielsweise das Gelenkaußenteil eines weiteren Gelenkes 39 zum Ausgleich eines Verschwenkwinkels auf. Zwischen Profilhülse 4 und Profilzapfen 5 ist ein Faltenbalg 40 zum Schutz des Lagers der Verschiebeeinheit vorgesehen.

Figur 6 zeigt eine zweiteilige Antriebswelle 41 , beispielsweise als Längswelle mit einem ersten Wellenteil 42 mit einer ersten Verschiebeeinheit 1 , deren Profilhülse 4 mit einem Rohrteil 43 fest verbunden ist, das wiederum ein Gelenk 44 aufweist, und dessen Profilzapfen 5 verdrehbar und begrenzt verschwenkbar an einer gehäusefesten Halterung 45 aufgenommen ist und ein Gelenk 46 aufweist, das drehfest auf dem Profilzapfen 47 der zweiten Verschiebeeinheit 48 aufgenommen ist. Die Profilhülse 49 ist mit einem Rohrteil 50 verbunden, das am anderen Ende wiederum ein Gelenk 51 aufweist. Es versteht sich, dass eine oder beide Verschiebeeinheiten 1, 48 jeweils unter Vertauschung von Profilhülse 4, 48 und Profilzapfen 5, 49 mit den Rohrteilen 43, 50 beziehungsweise dem Gelenk 46

verbunden sind. Die Gelenke 38, 39 der Figur 5 und die Gelenke 44, 46, 51 können als Gegenbahngleichlaufgelenke gebildet sein.

Figur 7 zeigt eine Verschiebeeinheit 101 , die der in den Figuren 1 bis 4 gezeigten Verschiebeeinheit 1 ähnlich ist und in gleicher Weise in den Wellen der Figuren 5 und 6 verwendet werden kann. In Abänderung zu der Verschiebeeinheit 1 der Figuren 1 bis 4 kann die Verschiebeeinheit 101 in weiteren Ausführungsbeispielen ohne die Profilnuten 10, 19 ausgestaltet sein.

Die Verschiebeeinheit 101 ist aus einem hülsenförmigen Antriebsbauteil 102 und einem in dieser mittels der Wälzkörper 9 axial verlagerbar und in Umfangsrichtung fest gelagerten Antriebsbauteil 103 gebildet. In den Antriebsbauteilen 102, 103 sind zur Aufnahme der Wälzkörper 9 jeweils mehrere, über den Umfang dieser verteilte Wälzkörperlaufbahnen 7, 106 eingebracht, die jeweils mehrere, axial zueinander mittels des Wälzlagerkäfigs 8 beabstandete Wälzkörper 9 aufnehmen.

Der Außenumfang des hülsenförmigen Antriebsteils 102 weist eine Außenkontur 152 auf, die durch zumindest eine sich radial gegenüber dem Außenumfang 153 des Antriebsbauteils 102 erstreckende Erhebung 154 gebildet ist, die sich vorteilhafterweise in axiale Richtung des Antriebsbauteils 102 erstreckt. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel sind die über den Umfang verteilten radialen Erhebungen 154 so gebildet, dass diese über den Umfang betrachtet radial außerhalb der Wälzkörperlaufbahnen 106 angeordnet sind. In vorteilhafter Weise werden die radialen Erhebungen 154 durch einen Formprozess gebildet, wobei zum Zwecke einer Materialeinsparung die Wälzkörperlaufbahnen 106 durch Materialverdrängung nach radial außen gebildet werden und damit die Erhebungen 154 gebildet werden.

In dem in Figur 7 gezeigten Ausführungsbeispiel ist weiterhin eine Variante mit in den Innenumfang 116 des Antriebsbauteils 102 eingebrachten Profilnuten 110 gezeigt, die in Umfangsrichtung betrachtet mit den Wälzkörperlaufbahnen 106 abwechseln und eine geringere Profiltiefe 111 aufweisen als die Profiltiefen 112 der Wälzkörperlaufbahnen. In besonders vorteilhafter Weise können dadurch die Maxima der Profiltiefen 111, 112 auf im Wesentlichen demselben Umfang beziehungsweise Durchmesser angeordnet werden, ohne dass dies zu einer weiteren radialen Ausbuchtung des Außenumfangs 153 des Antriebsbauteils 102 führt und damit eine besonders stabile und gewichtssparende Variante einer Verschiebeeinheit 101 vorgeschlagen werden kann. Besonders vorteilhaft ist dabei eine im Wesentlichen gleich starke Materialstärke an den radial äußeren Bereichen der Profilnuten 110 und Wälzkörperlaufbahnen 106, was insbesondere in einem nachfolgenden Härteprozess zu besonders vorteilhaften Ergebnissen führen kann.

Die mit der Anmeldung eingereichten Patentansprüche sind Formulierungsvorschläge ohne Präjudiz für die Erzielung weitergehenden Patentschutzes. Die Anmelderin behält sich vor, noch weitere, bisher nur in der Beschreibung und/oder Zeichnungen offenbarte Merkmalskombinationen zu beanspruchen.

Da die Gegenstände der Unteransprüche im Hinblick auf den Stand der Technik am Prioritätstag eigene und unabhängige Erfindungen bilden können, behält sich die Anmelderin vor, sie zum Gegenstand unabhängiger Ansprüche oder Teilungserklärungen zu machen. Sie können weiterhin auch selbständige Erfindungen enthalten, die eine von den Gegenständen der vorhergehenden Unteransprüche unabhängige Gestaltung aufweisen.