DE10031379A1 - Doppeloffset-Schiebegelenk - Google Patents

Doppeloffset-Schiebegelenk

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DE10031379A1
DE10031379A1 DE2000131379 DE10031379A DE10031379A1 DE 10031379 A1 DE10031379 A1 DE 10031379A1 DE 2000131379 DE2000131379 DE 2000131379 DE 10031379 A DE10031379 A DE 10031379A DE 10031379 A1 DE10031379 A1 DE 10031379A1
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    • F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
    • F16D3/00—Yielding couplings, i.e. with means permitting movement between the connected parts during the drive
    • F16D3/16—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts
    • F16D3/20—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members
    • F16D3/22—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts
    • F16D3/223—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts
    • F16D3/226—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a cylinder co-axial with the respective coupling part
    • F16D3/227—Universal joints in which flexibility is produced by means of pivots or sliding or rolling connecting parts one coupling part entering a sleeve of the other coupling part and connected thereto by sliding or rolling members the rolling members being balls, rollers, or the like, guided in grooves or sockets in both coupling parts the rolling members being guided in grooves in both coupling parts the groove centre-lines in each coupling part lying on a cylinder co-axial with the respective coupling part the joints being telescopic

Abstract

Ein Doppeloffset-Schiebegelenk umfaßt eine Gelenkbuchse (1) mit an ihrer Innenwand ausgebildeten Kugelrillen (2, 3), einen inneren Gelenkkörper (5) mit an seiner Außenwand ausgebildeten Kugelrillen (8, 9), wobei die Kugelrillen (2, 3, 8, 9) der Gelenkbuchse (1) und des inneren Gelenkkörpers (5) paarweise einander gegenüberliegen und je Kugelrillenpaar eine Kugel (11) aufnehmen, einen zwischen der Gelenkbuchse (1) und dem inneren Gelenkkörper (5) angeordneten Käfig (12) zum Halten der Kugeln (11) in einer Ebene, der in der Gelenkbuchse (1) axialbewegbar angeordnet und über eine sphärische Außenwand schwenkbar abgestützt ist, und einen Steuerkörper (14), der auf dem inneren Gelenkkörper (5) geführt und über eine sphärische Außenwand (15) schwenkbar an dem Käfig (12) abgestützt ist. Die Kugelrillen (2, 3, 8, 9) eines Kugelrillenpaares sind zu der jeweiligen Drehachse (A, B) der Gelenkbuchse (1) und des inneren Gelenkkörpers (5) derart angewinkelt, daß die angewinkelten Kugelrillen (2, 3, 8, 9) miteinander einen Winkel ungleich 0 einschließen. Hierdurch läßt sich an einem Doppeloffset-Schiebegelenk mit Axialverschiebungsmöglichkeit die Laufruhe verbessern, da der Käfig eine stets genau definierte Lage einnimmt. Die Schrägung der Kugelrillen kann klein genug gehalten werden, um das Entstehen merklicher Axialkräfte zu vermeiden. Dadurch bleiben die Verschiebungskräfte gering. Zudem wird die Übertragung von Schwingungen über das Gelenk verringert.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Doppeloffset-Schiebegelenk, umfassend eine Gelenkbuchse mit an ihrer Innenwand ausgebildeten Kugelrillen, einen Laufkörper mit an seiner Außenwand ausgebildeten Kugelrillen, wobei die Kugelrillen der Gelenkbuchse und des inneren Gelenkkörpers paarweise einander gegenüberliegen und je Paar eine Kugel aufnehmen, einen zwischen der Gelenkbuchse und dem inneren Gelenkkörper angeordneten Käfig zum Halten der Kugeln in einer Ebene, der in der Gelenkbuchse axialbewegbar angeordnet und über eine sphärische Außenwand schwenkbar abgestützt ist, und einen Steuerkörper, der auf dem inneren Gelenkkörper geführt und über eine sphärische Außenwand schwenkbar an dem Käfig abgestützt ist.
Derartige Gelenke werden dazu verwendet, um zueinander angewinkelte Wellen zum Zweck der Übertragung einer Antriebsleistung miteinander zu koppeln. Aufgrund ihrer Winkelbeweglichkeit erlauben diese Gelenke einen Ausgleich von im Betrieb auftretenden Winkelveränderungen zwischen den beiden miteinander gekoppelten Wellen. Zudem ist auch einen Ausgleich von Axialverschiebungen zwischen den Wellen möglich.
In Radantrieben von Kraftfahrzeugen werden üblicherweise Gelenkwellen mit Gleichlaufgelenken eingesetzt, wobei radseitig ein Festgelenk und getriebeseitig ein Schiebegelenk vorgesehen wird. Das Schiebegelenk erlaubt Verschiebungen der Gelenkwelle bei Lenkbewegungen sowie beim Einfedern und Ausfedern des betreffenden Rades. Aus Gründen des Fahrkomforts wird im Betrieb eine möglichst hohe Laufruhe der Gelenkwelle angestrebt.
Die bisher in Radantrieben verwendeten Kugelgelenke erfordern oftmals hohe Verschiebekräfte und führen zu einem vergleichsweise steifen Gelenk. Dieses bildet eine akustische Brücke, über die Schwingungen vom Motor und Getriebe zu einem Fahrzeugrad und damit über das Fahrwerk zu der Karosserie übertragen werden. Üblicherweise umfassen solche Kugelgelenke eine Gelenkbuchse und einen inneren Gelenkkörper, die jeweils mit Kugelrillen versehen sind. Dabei bilden jeweils eine Kugelrille an der Gelenkbuchse und eine Kugelrille an dem inneren Gelenkkörper ein Kugelrillenpaar, in dem über einen Käfig eine Kugel gehalten ist. Zur Steuerung des Gelenkes müssen die Kugelrillen eines Kugelrillenpaares unter einem großen Winkel in der Größenordnung von 30 bis 40 Grad zueinander angestellt werden. Durch diese Schrägung werden jedoch erhebliche Axialkräfte erzeugt, welche für die Versteifung des Gelenks und die vorgenannten Akustikprobleme ursächlich sind. Ein solches Gelenk ist beispielsweise in der DE 42 28 230 A1 offenbart.
Zur Verminderung der Schwingungsübertragung werden bisweilen sogenannte Tripoden eingesetzt, bei denen Rollen auf einer Art Kugelkopf gelagert sind. Allerdings sind diese Tripoden technisch aufwendig und damit relativ teuer.
Eine weitere Alternative bilden die bereits eingangs erwähnten Doppeloffset- Schiebegelenke. Bei diesen Gelenken erfolgt die Steuerung nicht nach dem Steuerungsprinzip über schräge Kugelrillen, vielmehr sind diese dort gerade, sondern über ein anderes Steuerungsprinzip, das auf der Ausbildung von sphärischen Kontaktflächen zwischen der Gelenkbuchse und dem Käfig einerseits und dem inneren Gelenkkörper und dem Käfig andererseits beruht. Die Drehpunkte der sphärischen Kontaktflächen sind gegenüber der Anordnungsebene der Kugeln in axialer Richtung versetzt, und zwar in entgegengesetzte Richtungen, jedoch mit dem gleichen Betrag. Für ein solches Gleichlaufgelenk, d. h. ein homokinetisches Gelenk, bei dem Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit des Drehwinkels vermieden sind, bildet die Käfiglängsachse die Winkelhalbierende zwischen der Drehachse der Gelenkbuchse und der Drehachse des inneren Gelenkkörpers. Da jedoch bei Verschiebebewegungen die Kugeln in den Kugelrillen rutschen, anstatt abzurollen, können dort mitunter Störgeräusche erzeugt werden.
Zur Verminderung dieser Störgeräusche ist aus der DE 21 14 536 A ein Doppeloffset- Schiebegelenk der eingangs genannten Art bekannt, bei dem zusätzlich zwischen dem inneren Gelenkkörper und dem Käfig ein sogenannter Steuerkörper eingegliedert ist. Dieser Steuerkörper ist ringartig ausgebildet und an dem inneren Gelenkkörper verschiebbar geführt. Er weist an seinem Außenumfang die herkömmlicherweise an dem inneren Gelenkkörper ausgebildete sphärische Außenwand auf, die mit einer sphärischen Innenwand des Käfigs in Eingriff steht. Bei diesem Gelenk erfolgt somit die Steuerung über die sphärische Ausformung der Außenwand des Käfigs, der sich damit gegen die Gelenkbuchse abstützt, sowie die sphärische Außenwand des zusätzlichen Steuerkörpers, die gegen eine sphärische Innenwand des Käfigs anliegt. Bei einer Beugung des Gelenks bildet die Käfigachse weiterhin die Winkelhalbierende zwischen der Drehachse der Gelenkbuchse und der Drehachse des inneren Gelenkkörpers. Dazu sind die beiden Drehpunkte der sphärischen Außenwände des Käfigs und des Steuerkörpers zu der Anordnungsebene der Kugeln versetzt, wobei die Außenwand des Käfigs auf der einen Seite der Anordnungsebene und der Drehpunkt der Außenwand des Steuerkörpers auf der gegenüberliegenden Seite der Anordnungsebene liegt. Dadurch wird ermöglicht, daß die Kugeln in den Kugelrillen abrollen. Nachteilig ist hierbei jedoch, daß die Kugeln und der Käfig bei axialen Verschiebebewegungen nicht notwendigerweise exakt die Hälfte des Verschiebungsweges zwischen der Gelenkbuchse und dem inneren Gelenkkörper zurücklegen, so daß eine Laufunruhe auftreten kann.
Vor diesem Hintergrund liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Doppeloffset- Schiebegelenk der eingangs genannten Art im Hinblick auf die Laufruhe zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Doppeloffset-Schiebegelenk der eingangs genannten Art gelöst, bei dem die Kugelrillen eines Kugelrillenpaares zu der jeweiligen Drehachse der Gelenkbuchse und des inneren Gelenkkörpers angewinkelt sind, wobei die angewinkelten Kugelrillen miteinander einen Winkel ungleich 0 einschließen. Die Schrägung der Kugelrillen dient hier nicht der Steuerung des Gelenks. Diese wird vielmehr weiterhin ausschließlich über die sphärischen Kontaktflächen bewirkt. Bei einer Beugung des Gelenks stellt die Schrägung der Kugelrillen in den Kugelrillenpaaren mit angewinkelten Kugelrillen jedoch sicher, daß der Käfig unabhängig von dem Beugungswinkel eine stets genau definierte Position in bezug auf die Gelenkbuchse und den inneren Gelenkkörper einnimmt. Damit läßt sich das Beugungsverhalten eines Doppeloffset-Schiebegelenkes mit Axialverschiebungsmöglichkeit besser kontrollieren, so daß die Abstimmung einer entsprechenden Gelenkwelle mit geringeren Toleranzen vorgenommen werden kann. Dies ist für eine hohe Laufruhe günstig. Beispielsweise ist es möglich, durch eine entsprechende Ausrichtung der Kugelrillen und die Festlegung der Einbaulage des Doppeloffset-Schiebegelenks bei einer axialen Verschiebebewegung aus einer Nullage für den Verschiebungsweg des Käfigs die Hälfte des axialen Verschiebungsweges zwischen der Gelenkbuchse und dem inneren Gelenkkörper vorzusehen.
Um die Verschiebungskräfte und die Übertragung von Schwingungen über das Gelenk besonders gering zu halten, werden in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung die angewinkelten Kugelrillen zu der jeweiligen Drehachse unter einem Winkel im Bereich von 1 Grad bis 5 Grad angestellt. Derartige Anstellwinkel wären für die Steuerung herkömmlicher Kugelgelenke, die auf dem Prinzip schräger Kugelrillen beruhen, zu klein, sind jedoch für die vorstehend genannte Zentrierwirkung vollkommen ausreichend.
Es hat sich als günstig erwiesen, zu diesem Zweck die angewinkelten Kugelrillen zu der jeweiligen Drehachse unter einem Winkel von 3 Grad angestellt anzuordnen.
Prinzipiell ist es möglich, lediglich für einen Teil der Kugelnrillen eine Anwinkelung vorzusehen, wodurch sich die entstehenden Axialkräfte sehr gering halten lassen. Vorzugsweise sind jedoch alle Kugelrillen mit einem kleinen Winkel zu der jeweiligen Drehachse der Gelenkbuchse bzw. des inneren Gelenkkörpers angewinkelt. Dadurch wird eine weitgehend gleichmäßige Kraftverteilung am Umfang der Gelenkbuchse bzw. des inneren Gelenkkörpers erreicht.
Aus Gründen der Herstellung ist es weiterhin günstig, wenn alle Kugelrillen der Gelenkbuchse einerseits und des inneren Gelenkkörpers andererseits mit dem gleichen Winkelbetrag angestellt sind. Selbstverständlich können auch die Kugelrillen der Gelenkbuchse und des inneren Gelenkkörpers mit dem gleichen Winkelbetrag angestellt werden.
In einer weiteren, vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung sind die Kugelrillen sowohl an der Gelenkbuchse als auch an dem inneren Gelenkkörper abwechselnd in eine Richtung und in eine Gegenrichtung angewinkelt. Dadurch ergibt sich bei einer Beugung des Gelenks im Betrieb eine gleichmäßige Belastungsverteilung in Umfangsrichtung.
Vorzugsweise sind die Kugelrillen fertigungstechnisch günstig als geradlinige Längsrillen ausgebildet. Diese Längsrillen erstrecken sich mit ihren Mittellinien im wesentlichen in Längsrichtung der Gelenkbuchse bzw. des inneren Gelenkkörpers. Dabei sind die Laufflächen der Kugeln in den Kugelrillen bevorzugt jeweils in gleichbleibendem Abstand zu der Drehachse der Gelenkbuchse bzw. des inneren Gelenkkörpers angeordnet.
Ein konstruktiv und fertigungstechnisch einfacher Aufbau der Gelenkbuchse ergibt sich insbesondere dann, wenn Abschnitte der Innenwand der Gelenkbuchse zwischen den Kugelrillen Teilabschnitte eines kreisförmigen Hohlzylinders ausbilden, an denen sich der Käfig mit seiner sphärischen Außenwand abstützt. Durch eine Gleitbewegung zwischen der sphärischen Außenwand des Käfigs und den Innenwandabschnitten des Kreiszylinders erfolgt ein Ausgleich wenigstens eines Teils einer axialen Verschiebebewegung zwischen der Gelenkbuchse und dem inneren Gelenkkörper.
Für eine kompakte Bauweise ist es weiterhin vorteilhaft, den Steuerkörper als Ring auszubilden, der sich im Bereich zwischen den Kugelrillen bis zwischen die Kugeln erstreckt.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in:
Fig. 1 eine räumliche Darstellung eines Ausführungsbeispiels eines Doppeloffset-Schiebegelenk, das in eine Gelenkwelle als getriebeseitiges Gleichlaufgelenk eingebaut ist,
Fig. 2 eine Schnittdarstellung des Doppeloffset-Schiebegelenks nach Fig. 1,
Fig. 3 eine weitere Schnittdarstellung des Doppeloffset-Schiebegelenks nach Fig. 1, deren Schnittebene zu der von Fig. 2 um 22,5 Grad verdreht ist,
Fig. 4 eine räumliche Darstellung der Gelenkbuchse des Doppeloffset- Schiebegelenks nach Fig. 1, und in
Fig. 5 eine räumliche Darstellung des inneren Gelenkkörpers des Doppeloffset- Schiebegelenks nach Fig. 1.
Das Ausführungsbeispiel in den Fig. 1 bis 5 zeigt ein Gleichlaufgelenk bzw. homokinetisches Gelenk, das in einen hier nicht näher dargestellten Antriebstrang eines Kraftfahrzeuges eingebaut ist. Das Gleichlaufgelenk sitzt dabei an dem getriebeseitigen Ende einer zu einem Fahrzeugrad verlaufenden Gelenkwelle, wobei in den Figuren mit dem Bezugszeichen A die Drehachse der Antriebsseite und mit dem Bezugszeichen B die Drehachse der Abtriebsseite gekennzeichnet ist. Dabei beziehen sich die Begriffe "Antriebsseite" und "Abtriebsseite" jeweils auf das Gelenk selbst.
Das Gelenk ist hier als Doppeloffset-Schiebegelenk ausgebildet, das im Betrieb die Übertragung einer Antriebsleistung der zueinander angewinkelten Achsen A und B erlaubt. In dem Ausführungsbeispiel ist dies anhand eines Beugungswinkels des Gelenks, das heißt des Schnittwinkels der Achsen A und B, von 22 Grad veranschaulicht.
Das Doppeloffset-Schiebegelenk weist eine ringförmige Gelenkbuchse 1 auf, die in Fig. 4 im Detail dargestellt ist. Diese Gelenkbuchse 1 umfaßt eine zu der Achse A zentrisch angeordnete Durchgangsöffnung, deren Innenwand in der Grundform als Kreiszylinder ausgebildet ist. Diese Innenwand ist mit mehreren Kugelrillen 2 und 3 versehen, die in der Gelenkbuchse radiale Vertiefungen ausbilden. Die Kugelrillen 2 und 3 erstrecken sich im wesentlichen in Längsrichtung der Gelenkbuchse 1, das heißt in etwa parallel zu der Drehachse A. Allerdings ist hierbei zumindest bei einigen der Kugelrillen eine exakte Parallelität bewußt vermieden. Vielmehr sind die Scheitellinien bzw. Mittellinien M2 bzw. M3 der Kugelrillen 2 und 3 gegenüber der Achse A unter einem Winkel im Bereich von 1 Grad bis 5 Grad angestellt. In dem Ausführungsbeispiel beträgt dieser Anstellwinkel 3 Grad. Dabei bleibt der Abstand der Scheitellinie der jeweiligen Kugelrille zu der Achse A im wesentlichen konstant, so daß die Mittellinien M2 und M3 windschief zu der Achse A verlaufen.
Wie Fig. 4 weiter entnommen werden kann, sind die Kugelrillen 2 und 3 in Umfangsrichtung der Gelenkbuchse 1 abwechselnd in die eine Richtung und in die Gegenrichtung geneigt. Weiterhin besitzen sämtliche Kugelrillen 2 und 3 das gleiche Querschnittsprofil, das an werter unten noch näher zu erläuternde Kugeln angepaßt ist. Das Querschnittsprofil bleibt über die gesamte Länge der geradlinigen Kugelrillen 2 bzw. 3 konstant und ist damit einfach herstellbar. Zwischen den Kugelrillen 2 bzw. 3 verbleibende Rippen weisen an ihren einwärts gerichteten Stirnseiten Innenwand- Teilabschnitte 4 der hohlen Kreiszylinderform auf.
In der Gelenkbuchse 1 ist ein ringförmiger innerer Gelenkkörper 5 angeordnet, der entlang der Achse B verläuft. Der innere Gelenkkörper 5 ist mittelbar an der Gelenkbuchse 1 abgestützt und gegenüber dieser um den Beugungswinkel des Gelenks schwenkbar. Weiterhin ist der innere Gelenkkörper 5 gegenüber der Gelenkbuchse 1 axial verschiebbar.
Der in Fig. 5 im Detail dargestellte innere Gelenkkörper 5 ist hier einstückig an einem Ende eines zu der Achse B konzentrischen Hohlrohres 6 ausgebildet. Weiterhin ist der innere Gelenkkörper 5 gegenüber einem verbleibenden Rohrabschnitt 7 des Hohlrohres 6 verdickt und weist einen größeren Außendurchmesser auf als der Rohrabschnitt 7. An der radialen Außenwand des inneren Gelenkkörpers 5, die eine kreiszylindrische Grundform aufweist, sind mehrere Kugelrillen 8 und 9 ausgebildet, die in der Außenwand radial einwärts gerichtete Vertiefungen darstellen. Wie an der Gelenkbuchse 1, so erstrecken sich auch an dem inneren Gelenkkörper 5 die Kugelrillen 8 bzw. 9 im wesentlichen in Längsrichtung des inneren Gelenkkörpers 5, das heißt in etwa parallel zu der Drehachse B. Jedoch ist auch hier zumindest für einige der Kugelrillen 8 bzw. 9 wiederum eine exakte Parallelität zu der Drehachse B bewußt vermieden. Vielmehr sind die Bodenlinien bzw. Mittellinien M8 bzw. M9 der Kugelrillen 8 bzw. 9 gegenüber der Achse B unter einem Winkel im Bereich von 1 Grad bis 5 Grad angestellt. In dem Ausführungsbeispiel beträgt dieser Anstellwinkel 3 Grad, so daß die Neigung aller Kugelrillen des Gelenks dem Betrag nach gleich ist. Der Abstand der Bodenlinien der jeweiligen Kugelrillen 8 bzw. 9 zu der Achse B ist im wesentlichen konstant, so daß die Mittellinien M8 und M9 windschief zu der Achse B verlaufen. Auch sind die geradlinig ausgebildeten Kugelrillen 8 bzw. 9 in Umfangsrichtung des inneren Gelenkkörpers 1 abwechselnd in die eine Richtung und in die Gegenrichtung geneigt, wobei sämtliche Kugelrillen 8 bzw. 9 ein an die Kugeln angepaßtes Querschnittprofil besitzen. Zwischen den Kugelrillen 8 bzw. 9 verbleibende Rippen des inneren Gelenkkörpers 5 weisen an ihren radial nach außen gerichteten Stirnseiten Außenwand- Teilabschnitte 10 der Kreiszylinderform der Außenwand auf.
Die Kugelrillen 2 bzw. 3 der Gelenkbuchse 1 und die Kugelrillen 8 bzw. 9 des inneren Gelenkkörpers 5 sind derart angeordnet, daß jeweils eine Kugelrille 2 bzw. 3 der Gelenkbuchse und eine Kugelrille 8 bzw. 9 des inneren Gelenkkörpers 5 paarweise einander gegenüberliegen und so ein Kugelrillenpaar bilden, das eine Kugel 11 aufnimmt. Dabei sind die Kugelrillen eines Kugelrillenpaares in entgegengesetzte Richtungen geneigt, so daß sich die jeweiligen Mittelinien unter einem Winkel von 2 Grad bis 10 Grad, in dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel unter einem Winkel von 6 Grad kreuzen. In diesen Schnittbereichen der Kugelrillen werden die Kugeln 11 gegenüber der Gelenkbuchse 1 und dem inneren Gelenkkörper 5 in definierter Art und Weise positioniert.
Die Kugeln 11 sind in einem ringförmigen Käfig 12 gehalten, der hierzu an seinem Umfang mit geeigneten taschenförmigen Öffnungen versehen ist. Diese Öffnungen sind derart angeordnet, daß sämtliche, von dem Käfig 12 gehaltenen Kugeln 11 stets in einer gemeinsamen Anordnungsebene C liegen. Diese Anordnungsebene C steht senkrecht zu der Winkelhalbierenden der Achsen A und B. Über die Positionseinstellung der Kugeln 11 erfolgt die axiale Ausrichtung des Käfigs 12.
Der Käfig 12 ist über eine sphärische Außenwand 13 an seinem Außenumfang radial gegen die Innenwand-Teilabschnitte 4 der Gelenkbuchse 1 abgestützt, um eine Schwenkbewegbarkeit zwischen dem Käfig 12 und der Gelenkbuchse 1 zu ermöglichen. Zudem kann der Käfig 12 mit der sphärischen Außenwand 13 axial über die Innenwand- Teilabschnitte 4 gleiten. Die Kontaktpunkte bzw. Kontaktlinienabschnitte sind gegenüber der Anordnungsebene C der Kugeln 11 nach einer Seite hin versetzt. Wie insbesondere den Fig. 2 und 3 entnommen werden kann, läuft der Käfig 12 in einem an die sphärische Außenwand anschließenden, kegelförmigen Außenwandabschnitt aus, der als Anschlag gegen die Innenwand-Teilabschnitte 4 dient, um den maximalen Beugungswinkel des Gelenks zu begrenzen.
Weiterhin ist zwischen dem Käfig 12 und dem inneren Gelenkkörper 5 ein ringförmiger Steuerkörper 14 vorgesehen, der auf dem inneren Gelenkkörper 5 gleitend geführt und über eine sphärische Außenwand 15 schwenkbar an dem Käfig 12 abgestützt ist. An dem Käfig 12 ist hierzu eine ebenfalls sphärische gekrümmte Innenwand 16 vorgesehen, die mit der sphärischen Außenwand 15 des Steuerkörpers 14 in Eingriff steht. Der Drehpunkt der sphärischen Flächenpaarung zwischen dem Steuerkörper 14 und dem Käfig 12 ist gegenüber der Anordnungsebene C der Kugeln 11 versetzt und befindet sich auf der gegenüberliegenden Seite der Kontaktlinienabschnitte zwischen dem Käfig 12 und der Gelenkbuchse 1. Um einerseits eine kompakte Bauweise zu ermöglichen, andererseits eine Störung zwischen dem Steuerkörper 14 und den Kugeln 11 zu vermeiden, ist der Steuerkörper 14 im Bereich der Kugelrillen 8 bzw. 9 mit Ausnehmungen versehen, so daß der Steuerkörper 14 mit Teilabschnitten zwischen benachbarte Kugeln 11 hineinragen kann.
Bei einer Beugung des Gelenks erfolgt die Steuerung über die sphärischen Flächen, so daß die Mittelachse D des Käfigs 12 gegenüber den Achsen A und B um den halben Beugungswinkel angestellt wird. Tritt neben einer Beugung des Gelenks weiterhin eine Verschiebebewegung in Axialrichtung auf, in dem die Gelenkbuchse 1 und der innere Gelenkkörper 5 auseinandergezogen oder ineinandergeschoben werden, so sorgen die lediglich leicht angestellten Kugelrillen 2 und 3 sowie 8 und 9 über die Kugeln 11 stets für eine definierte Lage des Käfigs 12, ohne daß damit ein deutlicher Anstieg der Verschiebungskräfte in Axialrichtung verbunden wäre oder eine Schwingungsbrücke gebildet würde. Bei dem Ausführungsbeispiel vollführt der Käfig bei einem axialen Verschiebungsweg zwischen der Gelenkbuchse 1 und dem inneren Gelenkkörper 5 eine Axialbewegung, die der Hälfte dieses Verschiebungsweges entspricht. Durch die stets definierte Lage des Doppeloffset-Schiebegelenks läßt sich die Laufruhe einer Gelenkwelle, die mit einem solchen Gelenk versehen wird, verbessern. Mit dem dargestellten Gelenk können Axialverschiebungen in der Größenordnung bis etwa 50 mm ausgeglichen werden.
Zum Schutz des Gelenkes kann zwischen der Gelenkbuchse 1 und dem inneren Gelenkkörper 5 oder auch dem Rohrabschnitt 7 ein Faltenbalg 17 eingebaut werden.
Weiterhin sind an der ringartigen Gelenkbuchse 1 Durchgangsöffnungen 18 ausgebildet, die ein Befestigen derselben an einem Wellenflansch ermöglichen. Die Gelenkbuchse 1 ist jedoch nicht auf diese Ausführungsform beschränkt. Vielmehr kann sie wie der innere Gelenkkörper 5 auch einstückig mit einer Welle ausgebildet werden, indem diese an einem Ende glockenförmig gestaltet wird. Ebenso kann der innere Gelenkkörper 5 als Ring ausgebildet werden, der eine zentrale Aufnahme für eine Welle aufweist.
Bei dem vorstehend erläuterten Ausführungsbeispiel waren sämtliche Kugelrillen angewinkelt worden. In einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels ist es jedoch auch möglich, einen Teil der Kugelrillenpaare mit Kugelrillen vorzusehen, die sich streng parallel zu der jeweiligen Drehachse A bzw. B erstrecken. Auch können für die einzelnen Kugelrillenpaare unterschiedliche Anstellwinkel vorgesehen werden. Bevorzugt sind dabei jedoch die Anstellwinkel in einem Kugelrillenpaar jeweils dem Betrag nach gleich.
BEZUGSZEICHENLISTE
1
Gelenkbuchse
2
Kugelrille
3
Kugelrille
4
Innenwand-Teilabschnitt
5
innerer Gelenkkörper
6
Hohlwelle
7
Rohrabschnitt
8
Kugelrille
9
Kugelrille
10
Außenwand-Teilabschnitt
11
Kugel
12
Käfig
13
sphärische Außenwand des Käfigs
14
Steuerkörper
15
sphärische Außenwand des Steuerkörpers
16
sphärische Innenwand des Käfigs
17
Faltenbalg
18
Durchgangsöffnung
A Drehachse bzw. Achse der Gelenkbuchse
1
B Drehachse bzw. Achse des inneren Gelenkkörpers
5
C Anordnungsebene der Kugeln
11
D Achse des Käfigs
12
M2
Mittelachse der Kugelrille
2
M3
Mittelachse der Kugelrille
3
M8
Mittelachse der Kugelrille
8
M9
Mittelachse der Kugelrille
9

Claims (9)

1. Doppeloffset-Schiebegelenk, umfassend:
eine Gelenkbuchse (1) mit an ihrer Innenwand ausgebildeten Kugelrillen (2, 3),
einen inneren Gelenkkörper (5) mit an seiner Außenwand ausgebildeten Kugelrillen (8, 9), wobei die Kugelrillen (2, 3, 8, 9) der Gelenkbuchse (1) und des inneren Gelenkkörpers (5) paarweise einander gegenüberliegen und je Kugelrillenpaar eine Kugel (11) aufnehmen,
einen zwischen der Gelenkbuchse (1) und dem inneren Gelenkkörper (5) angeordneten Käfig (12) zum Halten der Kugeln (11) in einer Ebene, der in der Gelenkbuchse (1) axialbewegbar angeordnet und über eine sphärische Außenwand schwenkbar abgestützt ist,
und
einen Steuerkörper (14), der auf dem inneren Gelenkkörper (5) geführt und über eine sphärische Außenwand (15) schwenkbar an dem Käfig (12) abgestützt ist,
dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrillen (2, 3, 8, 9) eines Kugelrillenpaares zu der jeweiligen Drehachse (A, B) der Gelenkbuchse (1) und des inneren Gelenkkörpers (5) angewinkelt sind, wobei die angewinkelten Kugelrillen (2, 3, 8, 9) miteinander einen Winkel ungleich 0 einschließen.
2. Doppeloffset-Schiebegelenk nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die angewinkelten Kugelrillen (2, 3, 8, 9) zu der jeweiligen Drehachse (A, B) unter einem Winkel im Bereich von 1 Grad bis 5 Grad angestellt sind.
3. Doppeloffset-Schiebegelenk nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die angewinkelten Kugelrillen (2, 3, 8, 9) zu der jeweiligen Drehachse (A, B) unter einem Winkel von 3 Grad angestellt sind.
4. Doppeloffset-Schiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kugelrillen (2, 3, 8, 9) angewinkelt sind.
5. Doppeloffset-Schiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß alle Kugelrillen (2, 3, 8, 9) mit dem gleichen Winkelbetrag angestellt sind.
6. Doppeloffset-Schiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrillen (2, 3, 8, 9) abwechselnd in eine Richtung und in eine Gegenrichtung angewinkelt sind.
7. Doppeloffset-Schiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kugelrillen (2, 3, 8, 9) als geradlinige Längsrillen ausgebildet sind.
8. Doppeloffset-Schiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Abschnitte (4) der Innenwand der Gelenkbuchse (1) zwischen den Kugelrillen (2, 3) Teilabschnitte eines kreisförmigen Hohlzylinders ausbilden, an denen der Käfig (12) mit seiner sphärischen Außenwand (13) abgestützt ist.
9. Doppeloffset-Schiebegelenk nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerkörper (14) als Ring ausgebildet ist, der sich im Bereich zwischen den Kugelrillen (8, 9) bis zwischen die Kugeln (11) erstreckt.
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WO2007046227A1 (ja) * 2005-10-19 2007-04-26 Ntn Corporation クロスグルーブ型等速自在継手
CN104154135A (zh) * 2014-07-31 2014-11-19 浙江凯迪汽车部件工业有限公司 改进的等速传动轴
CN106289893A (zh) * 2015-05-25 2017-01-04 西安航空动力股份有限公司 一种轮盘盘心孔疲劳试验件的制造方法
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